JP7015791B2 - Manufacture and operation of correlated electronic material devices - Google Patents

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Description

本技法は一般に、相関電子デバイスに関し、より特定すると、スイッチ及び記憶回路等において利用され得る、望ましいインピーダンス特性を示すことができる相関電子デバイスを製作する手法に関し得る。 The present technique generally relates to correlated electronic devices and, more specifically, to techniques for making correlated electronic devices capable of exhibiting desirable impedance characteristics that can be used in switches, storage circuits and the like.

電子スイッチングデバイス等の集積回路デバイスは、例えば、多種多様な電子デバイスの類型において認めることができる。例えば、記憶デバイス及び/又は論理デバイスは、コンピュータ、デジタルカメラ、スマートフォン、タブレットデバイス及び携帯情報端末等における使用に適した電子スイッチを組み込むことができる。電子スイッチングデバイスに関する要素は、電子スイッチングデバイスが特定の用途に適しているかどうかを考慮するときに設計者が着目し得るが、例えば物理的なサイズ、記憶密度、動作電圧、インピーダンス範囲及び/又は電力消費を挙げることができる。設計者が着目し得る他の要素としては、例えば、製造コスト、製造の容易さ、スケーラビリティ及び/又は信頼性を挙げることができる。更に、より低い電力及び/又はより高い速度という特性を示す記憶デバイス及び/又は論理デバイスの必要性が増々高まっているように思われる。しかしながら、従来の製作法は、特定の種類の記憶デバイス及び/又は論理デバイスには良く適合し得るが、相関電子材料を利用するデバイスの製作における使用には適さないことがある。 Integrated circuit devices such as electronic switching devices can be recognized, for example, in a wide variety of electronic device types. For example, the storage device and / or the logical device can incorporate an electronic switch suitable for use in a computer, a digital camera, a smartphone, a tablet device, a portable information terminal, or the like. Factors relating to electronic switching devices may be of interest to the designer when considering whether an electronic switching device is suitable for a particular application, such as physical size, storage density, operating voltage, impedance range and / or power. Consumption can be mentioned. Other factors that the designer may pay attention to include, for example, manufacturing cost, ease of manufacturing, scalability and / or reliability. Moreover, there appears to be an increasing need for storage and / or logic devices that exhibit the characteristics of lower power and / or higher speed. However, while conventional fabrication methods may be well suited for certain types of storage and / or logic devices, they may not be suitable for use in the fabrication of devices that utilize correlated electronic materials.

特許請求された主題は、本明細書の最後にある部分において、特に指摘されており、明確に特許請求されている。しかしながら、下記の詳細な記述を参照し、添付の図面も一緒に読むことにより、特許請求された主題は、操作の構成と操作の方法との両方に関しては、特許請求された主題の目的、特徴及び/又は利点と併せて、最も良く理解することができる。 The claimed subject matter is specifically pointed out and explicitly claimed in the last part of the specification. However, by referring to the detailed description below and reading the accompanying drawings as well, the claimed subject matter, with respect to both the composition of the operation and the method of operation, is the purpose and feature of the claimed subject matter. And / or along with the benefits, can be best understood.

一実施形態による相関電子材料から形成されたデバイスに関する、電圧プロファイルに対比させた電流密度の説明図である。It is explanatory drawing of the current density compared with the voltage profile about the device formed from the correlated electronic material by one Embodiment. 相関電子材料を含むスイッチングデバイスの一実施形態の説明図及び相関電子材料スイッチの等価回路の概略図である。It is explanatory drawing of one Embodiment of the switching device including the correlated electronic material, and the schematic diagram of the equivalent circuit of the correlated electronic material switch. 導電性材料の間に形成された遷移金属酸化物フィルム中のフィラメントを含むスイッチングデバイスの一実施形態の説明図である。It is explanatory drawing of one Embodiment of the switching device containing the filament in the transition metal oxide film formed between the conductive materials. 一実施形態による相関電子材料中の金属-カルボニル含有分子のσ結合及びπ結合を介した電子供与及び逆供与を図示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the electron donation and back donation through the sigma bond and the π bond of the metal-carbonyl-containing molecule in the correlated electron material by one Embodiment. 一実施形態による相関電子材料中の金属-カルボニル含有分子のσ結合及びπ結合を介した電子供与及び逆供与を図示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the electron donation and back donation via a sigma bond and a π bond of a metal-carbonyl-containing molecule in a correlated electron material by one Embodiment. 一実施形態による相関電子材料中の金属-カルボニル含有分子のσ結合及びπ結合を介した電子供与及び逆供与を図示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the electron donation and back donation through the sigma bond and the π bond of the metal-carbonyl-containing molecule in the correlated electron material by one Embodiment. 一実施形態による相関電子材料中の金属-カルボニル含有分子のσ結合及びπ結合を介した電子供与及び逆供与を図示する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates the electron donation and back donation through the sigma bond and the π bond of the metal-carbonyl-containing molecule in the correlated electron material by one Embodiment. 図3A~図3Dのカルボニル分子によって補填され得る、一実施形態による相関電子材料中にある酸素空格子点の形態の欠陥を含む代表的な酸化ニッケル錯体を示す図である。It is a figure which shows the typical nickel oxide complex which contains the defect of the form of an oxygen empty lattice point in the correlated electron material by one Embodiment which can be filled by the carbonyl molecule of FIGS. 3A-3D. 支配的な配位子としての酸素を含む一実施形態によるニッケルを主体とした相関電子材料における、状態密度に対比させたエネルギーを図示するグラフである。It is a graph which illustrates the energy as opposed to the density of states in the nickel-based correlated electron material by one Embodiment which contains oxygen as a dominant ligand. 支配的な配位子としての酸素を含む一実施形態によるニッケルを主体とした相関電子材料における、状態密度に対比させたエネルギーを図示するグラフである。It is a graph which illustrates the energy as opposed to the density of states in the nickel-based correlated electron material by one Embodiment which contains oxygen as a dominant ligand. 相関電子材料を製作するための方法の一実施形態の流れ図である。It is a flow chart of one Embodiment of the method for manufacturing a correlated electronic material. 1つ又は複数の実施形態による相関電子材料フィルムを製作するための方法の流れ図である。It is a flow chart of the method for manufacturing the correlated electronic material film by one or more embodiments. 1つ又は複数の実施形態による相関電子材料フィルムを製作するための方法の流れ図である。It is a flow chart of the method for manufacturing the correlated electronic material film by one or more embodiments. 1つ又は複数の実施形態による相関電子材料フィルムを製作するための方法の流れ図である。It is a flow chart of the method for manufacturing the correlated electronic material film by one or more embodiments. 一実施形態による相関電子材料デバイスの製作において利用される気体形態の例示的な前駆物質として機能し得る、ビス(シクロペンタジエニル)分子(Ni(C)の図である。FIG. 6 is a diagram of a bis (cyclopentadienyl) molecule (Ni (C 5 H 5 ) 2 ) that can serve as an exemplary precursor of a gaseous form used in the fabrication of correlated electronic material devices according to one embodiment. 一実施形態による相関電子材料デバイスを含むNiOを主体としたフィルムを製作するための方法において利用されるサブプロセスを示す図である。It is a figure which shows the subprocess used in the method for making a film mainly containing NiO including the correlated electronic material device by one Embodiment. 一実施形態による相関電子材料デバイスを含むNiOを主体としたフィルムを製作するための方法において利用されるサブプロセスを示す図である。It is a figure which shows the subprocess used in the method for making a film mainly containing NiO including the correlated electronic material device by one Embodiment. 一実施形態による相関電子材料デバイスを含むNiOを主体としたフィルムを製作するための方法において利用されるサブプロセスを示す図である。It is a figure which shows the subprocess used in the method for making a film mainly containing NiO including the correlated electronic material device by one Embodiment. 一実施形態による相関電子材料デバイスを含むNiOを主体としたフィルムを製作するための方法において利用されるサブプロセスを示す図である。It is a figure which shows the subprocess used in the method for making a film mainly containing NiO including the correlated electronic material device by one Embodiment. NiOを主体としたデバイス等の一実施形態による相関電子デバイス材料を製作するための方法において使用され得る、時間に応じた前駆物質流量及び温度プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the precursor flow rate and temperature profile according to the time which can be used in the method for manufacturing the correlation electronic device material by one Embodiment of the device mainly made of NiO. NiOを主体としたデバイス等の一実施形態による相関電子デバイス材料を製作するための方法において使用され得る、時間に応じた前駆物質流量及び温度プロファイルを示す、図である。It is a figure which shows the precursor flow rate and temperature profile according to the time which can be used in the method for manufacturing the correlation electronic device material by one Embodiment of the device mainly made of NiO. NiOを主体としたデバイス等の一実施形態による相関電子デバイス材料を製作するための方法において使用され得る、時間に応じた前駆物質流量及び温度プロファイルを示す、図である。It is a figure which shows the precursor flow rate and temperature profile according to the time which can be used in the method for manufacturing the correlation electronic device material by one Embodiment of the device mainly made of NiO. NiOを主体としたデバイス等の一実施形態による相関電子デバイス材料を製作するための方法において使用され得る、時間に応じた前駆物質流量及び温度プロファイルを示す、図である。It is a figure which shows the precursor flow rate and temperature profile according to the time which can be used in the method for manufacturing the correlation electronic device material by one Embodiment of the device mainly made of NiO. 一実施形態による相関電子デバイス材料を製作するための方法において使用され得る、時間に応じた前駆物質流量及び温度プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the precursor flow rate and temperature profile with time which can be used in the method for making a correlated electronic device material by one Embodiment. 一実施形態による相関電子デバイス材料を製作するための方法において使用され得る、時間に応じた前駆物質流量及び温度プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the precursor flow rate and temperature profile with time which can be used in the method for making a correlated electronic device material by one Embodiment. 一実施形態による相関電子デバイス材料を製作するための方法において使用され得る、時間に応じた前駆物質流量及び温度プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the precursor flow rate and temperature profile with time which can be used in the method for making a correlated electronic device material by one Embodiment. 一実施形態による相関電子デバイス材料を製作するための方法において使用され得る、時間に応じた前駆物質流量及び温度プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the precursor flow rate and temperature profile with time which can be used in the method for making a correlated electronic device material by one Embodiment. 一実施形態による相関電子材料デバイスを製作するための堆積プロセス及びアニーリングプロセスにおいて使用される、時間に応じた温度プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the temperature profile according to the time used in the deposition process and the annealing process for manufacturing the correlated electronic material device by one Embodiment. 一実施形態による相関電子材料デバイスを製作するための堆積プロセス及びアニーリングプロセスにおいて使用される、時間に応じた温度プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the temperature profile according to the time used in the deposition process and the annealing process for manufacturing the correlated electronic material device by one Embodiment. 一実施形態による相関電子材料デバイスを製作するための堆積プロセス及びアニーリングプロセスにおいて使用される、時間に応じた温度プロファイルを示す図である。It is a figure which shows the temperature profile according to the time used in the deposition process and the annealing process for manufacturing the correlated electronic material device by one Embodiment. 1つ又は複数の実施形態による窒素含有分子を使用した相関電子材料フィルムを製作するための方法の流れ図である。It is a flow chart of the method for manufacturing the correlated electronic material film using the nitrogen-containing molecule by one or more embodiments. 1つ又は複数の実施形態による窒素含有分子を使用した相関電子材料フィルムを製作するための方法の流れ図である。It is a flow chart of the method for manufacturing the correlated electronic material film using the nitrogen-containing molecule by one or more embodiments. 1つ又は複数の実施形態による窒素含有分子を使用した相関電子材料フィルムを製作するための方法の流れ図である。It is a flow chart of the method for manufacturing the correlated electronic material film using the nitrogen-containing molecule by one or more embodiments. 一実施形態による相関電子材料デバイスの製作において利用される前駆物質として機能し得る、ニッケルアミジネートの図である。FIG. 6 is a diagram of nickel aminate that can function as a precursor used in the fabrication of correlated electronic material devices according to one embodiment. 一実施形態による相関電子材料デバイスの製作において利用される前駆物質として機能し得る、ニッケル2-アミノペンタ-2-エン-4-オナト(Ni(apo))の図である。FIG. 6 is a diagram of nickel 2-aminopenta-2-en-4-onato (Ni (apo) 2 ), which can function as a precursor used in the fabrication of correlated electronic material devices according to one embodiment. 一実施形態による相関電子材料デバイスを製作するための方法において利用されるサブプロセスを示す図である。It is a figure which shows the subprocess used in the method for making a correlated electronic material device by one Embodiment. 一実施形態による相関電子材料デバイスを製作するための方法において利用されるサブプロセスを示す図である。It is a figure which shows the subprocess used in the method for making a correlated electronic material device by one Embodiment. 一実施形態による相関電子材料デバイスを製作するための方法において利用されるサブプロセスを示す図である。It is a figure which shows the subprocess used in the method for making a correlated electronic material device by one Embodiment. 一実施形態による相関電子材料デバイスを製作するための方法において利用されるサブプロセスを示す図である。It is a figure which shows the subprocess used in the method for making a correlated electronic material device by one Embodiment. 相関電子材料を製作するための更なる方法のための実施形態の流れ図である。FIG. 6 is a flow chart of an embodiment for a further method for making correlated electronic materials. 相関電子材料を製作するための更なる方法のための実施形態の流れ図である。FIG. 6 is a flow chart of an embodiment for a further method for making correlated electronic materials. 相関電子材料を製作するための更なる方法のための実施形態の流れ図である。FIG. 6 is a flow chart of an embodiment for a further method for making correlated electronic materials. 相関電子材料を製作するための更なる方法のための実施形態の流れ図である。FIG. 6 is a flow chart of an embodiment for a further method for making correlated electronic materials. 相関電子材料を製作するための更なる方法のための実施形態の流れ図である。FIG. 6 is a flow chart of an embodiment for a further method for making correlated electronic materials.

下記の詳細な記述において、本明細書の一部を形成する添付図面への参照がなされており、対応する及び/又は同様の番号は、全体を通して、同様の要素を指定し得る。図面が、図示の単純さ及び/又は分かりやすさ等のために、必ずしも一定の縮尺で描かれているとは限らないことは、理解されよう。例えば、一部の態様の寸法は、他の態様に対して拡大されていることもある。更に、他の実施形態も利用され得ることを理解すべきである。更に、構造的な変更及び/又は他の変更は、特許請求された主題から逸脱することなくなされ得る。本明細書を通して、「特許請求された主題」への言及は、1つ又は複数のクレーム又は当該クレームの任意の部分によって包含されることを意図された主題を指し、必ずしも、完全なクレームの組、クレームの組(例えば、方法クレーム、装置クレーム等)の特定の組合せ又は特定のクレームを指すことを意図されているとは限らない。例えば上方、下方、頂部及び底部等の指示及び/又は言及は、図面の論述を円滑にするために使用可能であること、及び、特許請求された主題の適用を制限することを意図されていないことにも留意すべきである。したがって、下記の詳細な記述は、特許請求された主題及び/又は均等物を限定するように解釈すべきではない。 In the detailed description below, references are made to the accompanying drawings that form part of this specification, and the corresponding and / or similar numbers may specify similar elements throughout. It will be appreciated that the drawings are not always drawn to a certain scale due to the simplicity and / or clarity of the illustrations and the like. For example, the dimensions of some embodiments may be expanded relative to other embodiments. Furthermore, it should be understood that other embodiments may be utilized. Moreover, structural changes and / or other changes can be made without departing from the claimed subject matter. Throughout this specification, reference to "claimed subject matter" refers to a subject matter intended to be contained by one or more claims or any part of such claim, not necessarily a complete set of claims. , Is not necessarily intended to refer to a particular combination of claims (eg, method claims, device claims, etc.) or a particular claim. Instructions and / or references such as, for example, above, below, top and bottom, etc. are not intended to be used to facilitate the discussion of the drawings and to limit the application of the claimed subject matter. It should also be noted. Therefore, the detailed description below should not be construed to limit the claimed subject matter and / or equivalent.

本明細書を通して、1つの実装形態、一実装形態、1つの実施形態及び/又は一実施形態等への言及は、特定の実装形態及び/又は実施形態に関して記述された特定の特徴、構造及び/又は特性等が、特許請求された主題の少なくとも1つの実装形態及び/又は実施形態に含まれることを意味する。したがって、例えば、このような語句が、本明細書を通して様々な場所で出現することは、必ずしも、同じ実装形態及び/又は実施形態を指し、又は記述されたいずれか1つの特定の実装形態及び/又は実施形態を指すことを意図されているとは限らない。更に、記述された特定の特徴、構造及び/又は特性等は、様々な方法により、1つ又は複数の実装形態及び/又は実施形態と組み合わせることが可能であり、したがって、所期の特許請求の範囲に含まれることを理解すべきである。一般に、当然ながら、ある特許出願の明細書の場合がそうであったように、これらの着目対象及び他の着目対象は、使用に関する特定の文脈の点で相違する可能性がある。言い換えると、本開示を通して、記述及び/又は使用に関する特定の文脈は、導き出される合理的な推論に関する有益な手引きを提供する。しかしながら、「この点に関して」は、一般に更なる必要条件なしでも、本開示の文脈を同様に指す。 Throughout this specification, references to one implementation, one implementation, one embodiment and / or one embodiment, etc., are specific features, structures and / or specific features, structures and / or descriptions of a particular implementation and / or embodiment. Or characteristics, etc. are meant to be included in at least one implementation and / or embodiment of the claimed subject matter. Thus, for example, the appearance of such terms in various places throughout the specification does not necessarily refer to or describe the same implementation and / or embodiment of any one particular implementation and /. Or it is not necessarily intended to refer to an embodiment. Moreover, the particular features, structures and / or properties described may be combined with one or more implementations and / or embodiments by various methods and thus the intended claims. It should be understood that it is included in the scope. In general, of course, these objects of interest and other objects of interest may differ in certain contexts of use, as was the case with the specification of one patent application. In other words, throughout this disclosure, certain contexts of description and / or use provide useful guidance regarding rational reasoning to be derived. However, "in this regard" generally refers similarly to the context of the present disclosure, without further requirement.

本開示の特定の実施形態は、相関電子材料(CEM)フィルムを調製及び/又は製作して、例えば、相関電子スイッチ、例えば記憶デバイス及び/又は論理デバイス中に相関電子ランダムアクセスメモリ(CERAM)を形成するために利用され得るような相関電子スイッチを形成するための方法及び/又はプロセスを記述している。例えばCERAMデバイス及びCEMスイッチの構築において利用され得る相関電子材料は、例えばメモリ制御装置、メモリアレイ、フィルター回路、データコンバータ、光学機器、フェーズロックループ回路並びにマイクロ波及びミリ波トランシーバー等の多種多様な他の電子回路の類型も含み得るが、特許請求された主題は、これらの点に関して範囲が限定されない。この点に関して、例えばCEMスイッチは、かなり迅速な導体から絶縁体への遷移を示すことができ、この遷移は、例えば相変化記憶デバイスにおける結晶性から非晶性状態への変化、又は別の例において、抵抗変化型RAM(RERAM)デバイスにおけるナノイオニクスによるフィラメントの形成等に応答して、固体状態の構造的な相変化ではなく、電子相関によってもたらされ得る。一実施形態において、CEMデバイスにおける実質的に迅速な導体から絶縁体への遷移は、例えば相変化及び(RERAM)デバイスにおける溶融/固化又はナノイオニクスによるフィラメント形成とは著しく異なり、量子力学的現象(quantum mechanical phenomenon)に応答し得る。例えばCEMにおける、相対的に導電性の状態と相対的に絶縁性の状態との間及び/又は第1のインピーダンス状態と第2のインピーダンス状態との間でのこのような量子力学的遷移は、いくつかの実施形態のうちのいずれか1つにおいて、理解することができる。本明細書において使用されているとき、「相対的に導電性の状態」、「相対的にインピーダンスがより低い状態」及び/又は「金属状態」という用語は、相互変換可能なものであり得、及び/又は、時折、「相対的に導電性/インピーダンスがより低い状態」と呼ぶこともある。同様に、「相対的に絶縁性の状態」及び「相対的にインピーダンスがより高い状態」という用語は、本明細書において、相互変換可能に使用することができ、及び/又は、時折、相対的に「絶縁性/インピーダンスがより高い状態」と呼ぶこともある。 A particular embodiment of the present disclosure prepares and / or manufactures a correlated electron material (CEM) film, eg, a correlated electron random access memory (CERAM) in a correlated electron switch, eg, a storage device and / or a logical device. Describes methods and / or processes for forming correlated electron switches that can be utilized to form. Correlated electronic materials that can be used in the construction of, for example, CERAM devices and CEM switches are diverse, such as memory controllers, memory arrays, filter circuits, data converters, optics, phase lock loop circuits and microwave and millimeter wave transceivers. Other types of electronic circuits may be included, but the patented subject matter is not limited in these respects. In this regard, for example, a CEM switch can show a fairly rapid transition from conductor to insulator, which transition is, for example, a change from crystalline to amorphous state in a phase change storage device, or another example. In response to the formation of filaments by nanoionics in resistance random access memory (RERAM) devices, etc., it can be brought about by electron correlation rather than structural phase change in the solid state. In one embodiment, the substantially rapid transition from conductor to insulator in a CEM device is significantly different from, for example, phase change and melting / solidification by melting / solidification or nanoionics filament formation in (RERAM) devices, and is a quantum mechanical phenomenon. Quantum mechanical phenomenon) can respond. For example, in CEM, such a quantum mechanical transition between a relatively conductive state and a relatively insulating state and / or between a first impedance state and a second impedance state is It can be understood in any one of several embodiments. As used herein, the terms "relatively conductive state", "relatively lower impedance state" and / or "metal state" can be interchangeable. And / or sometimes referred to as "relatively lower conductivity / impedance". Similarly, the terms "relatively insulating state" and "relatively higher impedance state" can be used interchangeably herein and / or occasionally relative. It is also called "a state where the insulation / impedance is higher".

相対的に導電性/インピーダンスがより低い状態が、絶縁性/インピーダンスがより高い状態と実質的に相違する場合において、相対的に絶縁性/インピーダンスがより高い状態と、相対的に導電性/インピーダンスがより低い状態との間での相関電子材料の量子力学的遷移は、Mott遷移の観点から理解することができる。Mott遷移によれば、ある材料は、Mott遷移条件が生じた場合、相対的に絶縁性/インピーダンスがより高い状態から、相対的に導電性/インピーダンスがより低い状態に切り替わることができる。Mott基準は、(n1/3 a≒0.26(式中、nは、電子の濃度を表し、「a」は、ボーア半径を表す。)によって表すことができる。Mott基準が満たされるように閾値キャリア濃度が達成された場合、Mott遷移が起きると考えられている。Mott遷移の生起に応答して、CEMデバイスの状態は、相対的に抵抗がより高い/キャパシタンスがより高い状態(例えば、絶縁性/インピーダンスがより高い状態)から、抵抗がより高い/キャパシタンスがより高い状態と実質的に相違する、相対的に抵抗がより低い/キャパシタンスがより低い状態(例えば、導電性/インピーダンスがより低い状態)に変化する。 When the relatively low conductivity / impedance state is substantially different from the higher insulation / impedance state, the relatively higher insulation / impedance state and the relatively conductive / impedance state are used. The quantum mechanical transition of the correlated electronic material with the lower state can be understood in terms of the Mott transition. According to the Mott transition, a material can switch from a relatively higher insulating / impedance state to a relatively lower conductive / impedance state when the Mott transition condition occurs. The Mott reference can be expressed by (n c ) 1/3 a≈0.26 (in the equation, n c represents the electron concentration and "a" represents the Bohr radius). It is believed that a Mott transition occurs when the threshold carrier concentration is achieved such that the Mott criteria are met. In response to the occurrence of the Mott transition, the state of the CEM device is from a relatively higher resistance / higher capacitance state (eg, insulation / higher impedance state) to a higher resistance / higher capacitance state. It changes to a relatively low resistance / low capacitance state (eg, low conductivity / low impedance state), which is substantially different from the high state.

Mott遷移は、電子の局在化によって制御可能である。例えば電子等のキャリアが局在化している場合、キャリア間の強いクーロン相互作用は、CEMのバンドを分裂させて、相対的に絶縁性の(相対的にインピーダンスがより高い)状態をもたらすと考えられている。電子がもはや局在化されていない場合は、弱いクーロン相互作用が支配的であり得るが、これにより、バンド分裂をなくすことが可能であり、これにより、相対的にインピーダンスがより高い(絶縁性)状態と実質的に相違する金属(導電性)状態(相対的にインピーダンスがより低い状態)への遷移をもたらすことができる。このような金属状態から絶縁性状態への遷移は、本明細書において、図4A及び図4Bに関して更に提示及び記述されている。 The Mott transition can be controlled by electron localization. For example, when carriers such as electrons are localized, it is considered that strong Coulomb interaction between carriers splits the CEM band, resulting in a relatively insulating state (relatively higher impedance). Has been done. If the electrons are no longer localized, weak Coulomb interactions can predominate, which can eliminate band splitting, which results in relatively higher impedance (insulation). ) State can result in a transition to a metallic (conductive) state (a state with a relatively lower impedance) that is substantially different from the state. Such a transition from a metallic state to an insulating state is further presented and described herein with respect to FIGS. 4A and 4B.

更に、一実施形態において、相対的に絶縁性/インピーダンスがより高い状態から、実質的に相違する相対的に導電性/インピーダンスがより低い状態への切替えは、抵抗の変化に加えて、キャパシタンスの変化ももたらし得る。例えば、CEMデバイスは、可変キャパシタンスの特性と一緒に可変抵抗を示すことができる。言い換えると、CEMデバイスのインピーダンス特性は、抵抗に関する構成要素と、キャパシタンスに関する要素との両方を含み得る。例えば、金属状態において、CEMデバイスは、0に近似し得る相対的に低い電場を含むことができ、したがって、同様に0に近似し得るかなり低いキャパシタンスを示すことができる。 Further, in one embodiment, switching from a relatively higher insulating / impedance state to a substantially different state with a lower relative conductivity / impedance is a change in resistance as well as a change in capacitance. Changes can also be brought about. For example, a CEM device can exhibit variable resistance along with the characteristics of variable capacitance. In other words, the impedance characteristics of a CEM device may include both components relating to resistance and components relating to capacitance. For example, in the metallic state, the CEM device can contain a relatively low electric field that can be close to 0 and thus can exhibit a fairly low capacitance that can also be close to 0.

同様に、より高い密度の束縛電子又は相関電子によってもたらされ得る相対的に絶縁性/インピーダンスがより高い状態において、外部電場は、CEMに浸透することができ、したがって、CEMは、CEM中に保存された更なる電荷に少なくとも部分的に基づいた、より高いキャパシタンスを示すことができる。したがって、例えば、CEMデバイスにおける相対的に絶縁性/インピーダンスがより高い状態から、実質的に相違する相対的に導電性/インピーダンスがより低い状態への遷移は、少なくとも特定の実施形態において、抵抗の変化とキャパシタンスとの両方の変化を起こし得る。このような遷移は、測定可能な更なる現象をもたらし得るが、特許請求された主題は、この点に関して限定されない。 Similarly, at higher insulation / impedance, which can be brought about by higher density bound or correlated electrons, the external electric field can penetrate the CEM, thus the CEM is in the CEM. Higher capacitance can be shown, at least partially based on the additional charge stored. Thus, for example, the transition from a relatively higher insulating / impedance state in a CEM device to a substantially different state with a lower relative conductivity / impedance is, at least in certain embodiments, of resistance. It can cause both changes and changes in capacitance. Such transitions can result in additional measurable phenomena, but the claimed subject matter is not limited in this regard.

一実施形態において、CEMから形成されたデバイスは、デバイスを構成するCEMの体積の大部分において、Mott遷移に応答してインピーダンス状態の切替えを示すことができる。一実施形態において、CEMは、「バルクスイッチ」を形成し得る。本明細書において使用されているとき、「バルクスイッチ」という用語は、CEMの少なくとも過半数の体積が、Mott遷移への応答等により、デバイスのインピーダンス状態を切り替えることを指す。例えば、一実施形態において、あるデバイスのCEMの著しい部分は、Mott遷移に応答して、相対的に絶縁性/インピーダンスがより高い状態から相対的に導電性/インピーダンスがより低い状態に切り替わることもできるし、又は相対的に導電性/インピーダンスがより低い状態から相対的に絶縁性/インピーダンスがより高い状態に切り替わることもできる。一実施形態において、CEMは、1つ若しくは複数の遷移金属、1つ若しくは複数の遷移金属化合物、1つ若しくは複数の遷移金属酸化物(TMO)、希土類元素を含む1つ若しくは複数の酸化物1つ若しくは複数の周期表のdブロック元素若しくはfブロック元素による1つ若しくは複数の酸化物、1つ若しくは複数の希土類遷移金属酸化物ペロフスカイト、イットリウム及び/又はイッテルビウムを含んでいてもよいが、特許請求された主題は、この点に関して範囲が限定されない。一実施形態において、CEMデバイスは、アルミニウム、カドミウム、クロム、コバルト、銅、金、鉄、マンガン、水銀、モリブデン、ニッケル、パラジウム、レニウム、ルテニウム、銀、タンタル、スズ、チタン、バナジウム、イットリウム及び亜鉛(これらは、酸素又は他の種類の配位子等のアニオンに結合していてもよい。)又はこれらの組合せを含む群より選択される1つ又は複数の材料を含んでいてもよいが、特許請求された主題は、この点に関して範囲が限定されない。 In one embodiment, a device formed from a CEM can exhibit impedance state switching in response to a Mott transition in most of the volume of the CEM constituting the device. In one embodiment, the CEM may form a "bulk switch". As used herein, the term "bulk switch" refers to the volume of at least a majority of the CEM switching the impedance state of the device, such as in response to a Mott transition. For example, in one embodiment, a significant portion of the CEM of a device may switch from a relatively high insulation / impedance state to a relatively low conductivity / impedance state in response to a Mott transition. It is possible, or it is possible to switch from a state where the conductivity / impedance is relatively low to a state where the insulation / impedance is relatively high. In one embodiment, the CEM is one or more transition metals, one or more transition metal compounds, one or more transition metal oxides (TMOs), one or more oxides containing rare earth elements 1. One or more oxides of one or more periodic table d-block or f-block elements may contain one or more rare earth transition metal oxides perovskite, ittrium and / or itterbium, but patent claims The subject matter given is not limited in scope in this regard. In one embodiment, the CEM device is aluminum, cadmium, chromium, cobalt, copper, gold, iron, manganese, mercury, molybdenum, nickel, palladium, rhenium, ruthenium, silver, tantalum, tin, titanium, vanadium, ittrium and zinc. (These may be attached to anions such as oxygen or other types of ligands.) Or may contain one or more materials selected from the group comprising combinations thereof. The claimed subject matter is not limited in scope in this regard.

図1Aは、相関電子材料から形成されたデバイスの電圧プロファイルに対比させた電流密度に関する、一実施形態100の説明図である。CEMデバイスの端子に印加された電圧に少なくとも部分的に基づいて、例えば「書込み動作」中において、CEMデバイスは、相対的にインピーダンスが低い状態又は相対的にインピーダンスが高い状態に変わることができる。例えば、電圧Vセット及び電流密度Jセットの印加は、相対的にインピーダンスが低いメモリ状態へのCEMデバイスの遷移をもたらすことができる。逆に、電圧Vリセット及び電流密度Jリセットの印加は、相対的にインピーダンスが高いメモリ状態へのCEMデバイスの遷移をもたらすことができる。図1Aに示されているように、参照番号110は、VリセットからVセットを隔てることができる電圧範囲を図示している。CEMデバイスをインピーダンスが高い状態又はインピーダンスが低い状態に変えた後、CEMデバイスの特定の状態は、(例えば、読取り動作中に)電圧V読取りを印加し、(例えば、読出しウインドウ(read window)107を利用して)CEMデバイスの端子において電流又は電流密度を検出することによって検出できる。 FIG. 1A is an explanatory diagram of Embodiment 100 with respect to a current density as opposed to a voltage profile of a device formed from correlated electronic materials. The CEM device can be transformed into a relatively low impedance state or a relatively high impedance state, for example during a "write operation", based at least in part on the voltage applied to the terminals of the CEM device. For example, the application of a voltage V set and a current density J set can result in a transition of the CEM device to a memory state with relatively low impedance. Conversely, the application of a voltage V reset and a current density J reset can result in a transition of the CEM device to a memory state with relatively high impedance. As shown in FIG. 1A, reference number 110 illustrates the voltage range in which the V set can be separated from the V reset . After changing the CEM device to a high impedance or low impedance state, certain states of the CEM device apply a voltage V read (eg, during a read operation) and apply a voltage V read (eg, read window 107). It can be detected by detecting the current or current density at the terminal of the CEM device.

一実施形態によれば、図1Aにおいて特徴付けられたCEMデバイスは、例えばペロフスカイト、Mott絶縁体、電荷交換絶縁体及びAnderson無秩序絶縁体(Anderson disorder insulator)等の任意の遷移金属酸化物(TMO)を含んでいてもよい。特定の実装形態において、CEMデバイスは、いくつかの例を挙げると酸化ニッケル、酸化コバルト、酸化鉄、酸化イットリウム、酸化チタンイットリウム並びにペロフスカイト、例えばクロムドープチタン酸ストロンチウム、チタン酸ランタン並びにマンガン酸プラセオジムカルシウム及びマンガン酸プラセオジムランタンを含むマンガ酸塩系列等、スイッチング材料から形成され得る。特に、不完全な「d」及び「f」軌道殻を有する元素を組み込んだ酸化物は、CEMデバイスにおける使用のための十分なインピーダンス切替え特性を示すことができる。他の実装形態は、特許請求された主題から逸脱することなく、他の遷移金属化合物を利用することができる。 According to one embodiment, the CEM device characterized in FIG. 1A is any transition metal oxide (TMO) such as a perovskite, a Mott insulator, a charge exchange insulator and an Anderson disorder insulator. May include. In certain embodiments, the CEM device is a nickel oxide, cobalt oxide, iron oxide, yttrium oxide, yttrium oxide and perovskite such as chromium-doped strontium titanate, lanthanum titanate and placeodium manganate calcium manganate. And can be formed from switching materials such as the manganate series containing placeodyl lanthanum manganate. In particular, oxides incorporating elements with incomplete "d" and "f" orbital shells can exhibit sufficient impedance switching properties for use in CEM devices. Other implementations can utilize other transition metal compounds without departing from the claimed subject matter.

図1AのCEMデバイスは、他の種類の遷移金属酸化物型可変インピーダンス材料を含んでいてもよいが、これらは、例示的なものにすぎず、特許請求された主題を限定することを意図されていないことを理解すべきである。酸化ニッケル(NiO)は、酸素が支配的な配位子を構成する特定の1種のTMOとして開示されている。したがって、この点に関して、本明細書において言及されている「支配的な配位子」は、遷移金属酸化物若しくは他の種類の遷移金属、dブロック主体型CEM又はfブロック主体型CEMにおいて、最も高い原子濃度で生じた配位子を意味する。例えば、支配的な配位子を構成する酸化ニッケルを主体としたCEMにおいて、酸素の原子濃度は例えば、およそ90.0%を超過し得る。しかしながら、これは、単に支配的な配位子の例であり、特許請求された主題は、この点に関して限定されないことを理解すべきである。 The CEM device of FIG. 1A may include other types of transition metal oxide variable impedance materials, but these are merely exemplary and are intended to limit the claimed subject matter. You should understand that it is not. Nickel oxide (NiO) is disclosed as a particular type of TMO that constitutes an oxygen-dominated ligand. Therefore, in this regard, the "dominant ligand" referred to herein is most in transition metal oxides or other types of transition metals, d-block-based CEMs or f-block-based CEMs. It means a ligand generated at a high atomic concentration. For example, in a nickel oxide-based CEM that constitutes the dominant ligand, the atomic concentration of oxygen can exceed, for example, approximately 90.0%. However, it should be understood that this is merely an example of a dominant ligand and the claimed subject matter is not limited in this regard.

本明細書において論述されたCEMは、例えばCEMフィルムにわたって可変インピーダンス特性を確保及び/又は安定化することができる、「外因性」配位子又は「置換型」配位子をドープされてもよい。この点に関して、本明細書において言及されている「置換型」配位子は、遷移金属分子若しくは他の種類の遷移金属、dブロック主体型CEM又はfブロック主体型CEM中にある支配的な配位子を置換することができる配位子を意味する。例えば、NiOを主体としたCEMにおいて、カルボニル(CO)分子は、酸素原子を置換することができ、これにより、インピーダンスが低い状態で動作しているCEMの導電性が増大する。別の例において、NiOを主体としたCEMにおいて、アンモニア(NH)分子は、酸素原子を置換することができ、これにより、やはり、インピーダンスが低い状態で動作しているCEMの導電性が増大する。少なくとも特定の実施形態において、置換型配位子に関する可能な属性は、CEMを構成する分子の配位圏中にある例えば酸素空格子点等の空格子点を充填又は代替する更なる機能を発揮することを含んでいてもよい。この点に関して、本明細書において言及されている「配位圏」は、特定の分子構造の中心原子又は中心イオン、及び、中心原子又は中心イオンに直接結合した原子又は分子を意味する。「配位圏」の非限定的な例が、図3Eにおいて示されている。 The CEMs discussed herein may be doped with "extrinsic" or "substituted" ligands that can ensure and / or stabilize variable impedance properties, eg, across CEM films. .. In this regard, the "substituent" ligand referred to herein is the dominant configuration in transition metal molecules or other types of transition metals, d-block-based CEMs or f-block-based CEMs. It means a ligand that can replace a coordinate. For example, in a NiO-based CEM, the carbonyl (CO) molecule can replace the oxygen atom, which increases the conductivity of the CEM operating in a low impedance state. In another example, in a NiO-based CEM, the ammonia (NH 3 ) molecule can replace the oxygen atom, which also increases the conductivity of the CEM operating at low impedance. do. At least in certain embodiments, possible attributes with respect to the substituted ligand exert an additional function of filling or substituting empty lattice points, such as oxygen empty lattice points, in the coordination sphere of the molecules that make up the CEM. May include doing. In this regard, the "coordination sphere" referred to herein means a central atom or central ion of a particular molecular structure and an atom or molecule directly bonded to the central atom or central ion. A non-limiting example of the "coordination sphere" is shown in FIG. 3E.

この点に関して、本明細書において言及されている「CEMフィルム」は、元素周期表の「d」族又は「f」族のうちの1種又は複数の元素を含む、層を意味する。このような元素に関する一属性は、部分的に充填された「d」又は「f」原子軌道であり、このような元素が、支配的な配位子及び置換型の(例えば、ドーパント)配位子と一緒になって配位圏を形成する能力である。この点に関して、「層」という用語が本明細書において使用されているとき、「層」は、基材等の下に位置する形成物上に配置できる又はこの形成物を覆うように配置できる、ある材料からできたシート又はコーティングを意味する。例えば、原子層成長プロセスによって下に位置する基材に堆積された層は、数分の1オングストローム(例えば、0.6Å)の厚さを占める、単一の原子の厚さを占め得る。しかしながら、層は、例えば1枚のCEMフィルムを構成する複数のフィルムを製作するために利用された方法に応じて、単一の原子の厚さより厚い厚さを有するシート又はコーティングを包含する。 In this regard, the "CEM film" referred to herein means a layer comprising one or more elements of the "d" or "f" groups of the Periodic Table of the Elements. One attribute for such an element is a partially filled "d" or "f" atomic orbital, in which such an element is the dominant ligand and substitution type (eg, dopant) coordination. The ability to form a coordination sphere with a child. In this regard, when the term "layer" is used herein, the "layer" can be placed on or over the formation located beneath the substrate or the like. Means a sheet or coating made of a material. For example, a layer deposited on the underlying substrate by the atomic layer growth process can occupy the thickness of a single atom, occupying a fraction of the angstrom (eg, 0.6 Å) thickness. However, the layer includes a sheet or coating having a thickness greater than the thickness of a single atom, depending, for example, depending on the method used to make the multiple films constituting one CEM film.

複数の実施形態において、例えば置換型配位子による酸素空格子点の代替又は充填は、例えば相変化記憶デバイスにおける結晶性状態から非晶性状態への変化、又は別の例において、抵抗変化型RAM(RERAM)デバイスにおけるナノイオニクスによるフィラメントの形成等に応答して、CEM中におけるフィラメント形成の発生を低減すると考えられている。更に、例えば置換型配位子による酸素空格子点の代替又は充填は、CEM中における電子捕捉の発生を低減すると考えられているが、これは、寄生デバイスのキャパシタンスを低減し、デバイスの耐久性を増大させるように動作し得る。しかしながら、置換型配位子の使用は、CEMの他の態様に影響する可能性があり、特許請求された主題は、この点に関して限定されないことを理解すべきである。複数の実施形態において、置換型配位子は、およそ0.1%~10.0%の範囲の原子濃度を占め得る。本明細書において言及されているとき、原子濃度という用語は一般には、仕上がった材料中における特定の種類の原子の濃度に関する。例えば、百分率を単位とした炭素の原子濃度は、仕上がった材料に含まれる炭素原子の総数を仕上がった材料中の原子の総数で割り、100をかけたものである。分子ドーパントの原子濃度は、当該分子ドーパント中の金属に配位している原子の原子濃度、すなわち、カルボニル及びシアニド等の炭素を介して相互作用するドーパントの場合における炭素の原子濃度、アジド、アンモニア、エチレンジアミン及び1,10-フェナントロリン等の窒素を介して相互作用するドーパントの場合における窒素の原子濃度、並びに、S2-及びイソチオシアネート等の硫黄を介して相互作用するドーパントの場合における硫黄の原子濃度、水、ヒドロキシド及びオキサレート等の酸素を介して相互作用するドーパントの場合における酸素の原子濃度を指す。しかしながら、上記置換型配位子は、例示的な濃度と一緒にして、単に例として提供されており、特許請求された主題は、この点に関して限定されないことを理解すべきである。 In some embodiments, the substitution or filling of oxygen empty lattice points, for example with a substituted ligand, is, for example, a change from a crystalline state to an amorphous state in a phase change memory device, or, in another example, a resistance changing type. It is believed that the occurrence of filament formation during CEM is reduced in response to the formation of filaments by nanoionics in RAM (RERAM) devices. Further, for example, substitution or filling of oxygen empty lattice points with a substituted ligand is thought to reduce the occurrence of electron capture in the CEM, which reduces the capacitance of the parasitic device and makes the device durable. Can work to increase. However, it should be understood that the use of substituted ligands can affect other aspects of CEM and the claimed subject matter is not limited in this regard. In multiple embodiments, the substituted ligand may occupy an atomic concentration in the range of approximately 0.1% to 10.0%. As referred to herein, the term atomic concentration generally refers to the concentration of a particular type of atom in the finished material. For example, the atomic concentration of carbon in units of percentage is the total number of carbon atoms contained in the finished material divided by the total number of atoms in the finished material and multiplied by 100. The atomic concentration of a molecular dopant is the atomic concentration of the atom coordinated to the metal in the molecular dopant, that is, the atomic concentration of carbon in the case of a dopant that interacts via carbon such as carbonyl and cyanide, azide, and ammonia. , Atomic concentration of nitrogen in the case of nitrogen-mediated dopants such as ethylenediamine and 1,10 - phenanthroline, and the atom of sulfur in the case of sulfur-mediated dopants such as S2- and isothiocyanate. Concentration, refers to the atomic concentration of oxygen in the case of dopants that interact via oxygen, such as water, hydroxides and oxalates. However, it should be understood that the substituted ligands are provided merely as an example, along with exemplary concentrations, and the claimed subject matter is not limited in this regard.

したがって、別の特定の例において、置換型配位子をドープされたNiOは、NiO:L(式中、Lが、カルボニル(CO)又はアンモニア(NH)等の配位子元素又は化合物を指し示し得、xが、NiOの単位1個に対する配位子の単位の数を指し示し得る。)と表すことができる。xの値は、任意の特異的な配位子及び配位子とNiO又は任意の他の遷移金属化合物との任意の特定の組合せに関しては、単に価数を釣り合わせることによって決定することができる。CO及びNHに加えて、分子ドーパントとして機能し得る他の置換型配位子としては、ニトロシル(NO)、トリフェニルホスフィン(PPh)、フェナントロリン(C12)、ビピリジン(C10)、エチレン(C)、エチレンジアミン(C(NH)、アセトニトリル(CHCN)、フッ素(F)、塩素(Cl)、臭素(Br)、ヨウ素、シアニド(CN)、硫黄(S)、セレン(Se)、テルル(Te)及びスルホセレニド(SSe1-x)並びにスルホシアニド(SCN)等を挙げることができる。 Thus, in another particular example, the substituted ligand-doped NiO is a ligand element or compound such as NiO: L x (where L is carbonyl (CO) or ammonia (NH 3 )). Can be indicated, and x can indicate the number of units of the ligand for one unit of NiO.). The value of x can be determined simply by balancing the valences for any particular ligand and ligand with any particular combination of NiO or any other transition metal compound. .. In addition to CO and NH 3 , other substituted ligands that can function as molecular dopants include nitrosyl (NO), triphenylphosphine (PPh 3 ), phenanthroline (C 12 H 8 N 2 ), bipyridine (C). 10 H 8 N 2 ), ethylene (C 2 H 4 ), ethylene diamine (C 2 H 4 (NH 2 ) 2 ), acetonitrile (CH 3 CN), fluorine (F), chlorine (Cl), bromine (Br), Ethylene, cyanide (CN), sulfur (S), selenium (Se), tellurium (Te) and sulfoselenide (S x Se 1-x ), sulfosyanide (SCN) and the like can be mentioned.

別の実施形態において、図1AのCEMデバイスは、窒素含有配位子等の他の遷移金属酸化物型可変インピーダンス材料を含んでいてもよいが、これらは、例示的なものにすぎず、特許請求された主題を限定することを意図されていないことを理解すべきである。酸化ニッケル(NiO)は、特定の1種のTMOとして開示されている。本明細書において論述されたNiO材料は、可変インピーダンス特性を安定化することができる置換型の窒素含有配位子をドープされてもよい。特に、本明細書において開示されたNiO可変インピーダンス材料は、例えばアンモニア(NH)、シアノ(CN)、アジ化物イオン(N )、エチレンジアミン(C)、phen(1,10-フェナントロリン)(C12)、2,2’-ビピリジン(C10)、エチレンジアミン((C(NH)、ピリジン(CN)、アセトニトリル(CHCN)及びシアノスルファニド、例えばチオシアネート(NCS)、ニトロソニウム(NO)、イソシアニド(RNC。有機フラグメント(R)が窒素原子によってイソシアニド基に結合した官能基N≡Cを有する有機化合物)、アルケン及びアルキン等、形態C(式中、x0、y0、z0であり、少なくともx、y又はzが、0より大きい値を含む。)の窒素含有分子を含んでいてもよい。本明細書において開示されたNiO可変インピーダンス材料は、酸素窒化物系列(N。式中、x及びyが、整数を含み、x0及びy0であり、少なくともx又はyが、より大きい値を含む。)の構成要素を含み得るが、これらの酸素窒化物系列の構成要素としては、例えば、一酸化窒素(NO)、亜酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO)、又は、NO 配位子を有する前駆物質を挙げることができる。複数の実施形態において、金属前駆物質は、価数を釣り合わせることによってNiOに対する配位子となったアミン、アミド、アルキルアミドの窒素含有配位子等の窒素含有配位子を含む。 In another embodiment, the CEM device of FIG. 1A may include other transition metal oxide type variable impedance materials such as nitrogen-containing ligands, but these are only exemplary and patented. It should be understood that it is not intended to limit the claimed subject matter. Nickel oxide (NiO) is disclosed as a specific type of TMO. The NiO materials discussed herein may be doped with a substituted nitrogen-containing ligand capable of stabilizing variable impedance properties. In particular, the NiO variable impedance materials disclosed herein include, for example, ammonia (NH 3 ), cyano (CN ), azide ion (N 3 ), ethylenediamine (C 2 H 8 N 2 ), phen (1). , 10-phenanthroline) (C 12 H 8 N 2 ), 2,2'-bipyridine (C 10 H 8 N 2 ), ethylenediamine ((C 2 H 4 (NH 2 ) 2 ), pyridine (C 5 H 5 N) ), Ammonia (CH 3 CN) and cyanosulfanide, such as thiocyanate ( NCS- ), nitrosonium (NO), isocyanide ( RNC- . Organic fragment (R)) is a functional group N≡ bonded to the isocyanide group by a nitrogen atom. C _ _ _ _ _ Includes) nitrogen-containing molecules. The NiO variable impedance materials disclosed herein include an oxygen nitride series (N x O y . In the equation, x and y include integers and x. 0 and y 0, where at least x or y contains a larger value), although components of these oxygen nitride series may include, for example, nitrogen monoxide (NO). , Nitrogen sulfite ( N2 O), Nitrogen dioxide (NO 2 ), or NO 3 - ligon-bearing precursors. In some embodiments, the metal precursors valence. It contains nitrogen-containing ligands such as amines, amides, and alkylamide nitrogen-containing ligands that have become ligands for NiO when combined.

図1Aによれば、十分なバイアスが(例えば、図4A及び図4Bに関して更に記述されるバンド分裂ポテンシャル(U=イオン化-電子親和力)を超えるように)印可され、上記Mott条件が満たされた場合(例えば、注入された正孔が、例えばスイッチング領域における電子の集団と同等の集団である場合)、CEMデバイスは、例えばMott遷移に応答して、相対的にインピーダンスが低い状態から相対的にインピーダンスが高い状態に遷移することができる。これは、図1Aの電流密度プロファイルに対比させた電圧の点108に対応し得る。この点108において、又は適切にはこの点108の付近において、電子はもはや遮蔽されず、金属イオンの近くに局在化した状態になる。この相関は、電子と電子との強い相互作用ポテンシャルをもたらし得るが、これは、バンドを分裂させて、相対的にインピーダンスが高い材料を形成するように動作し得る。CEMデバイスが、相対的にインピーダンスが高い状態を含む場合、電流が、正孔の輸送によって生成され得る。したがって、閾値電圧がCEMデバイスの端子の両端間に印加された場合、電子は、MIMデバイスのポテンシャル障壁を超えて、金属-絶縁体-金属(MIM)型ダイオードに注入され得る。特定の実施形態において、CEMデバイスの端子の両端間に印加された閾値ポテンシャルにおいて、閾値電流の電子を注入することにより、CEMデバイスをインピーダンスが低い状態に変える「セット」動作を実施することができる。インピーダンスが低い状態において、電子の増大により、流入した電子を遮蔽し、電子の局在化をなくすことができるが、これは、バンド分裂ポテンシャルを崩壊させ、これにより、インピーダンスが低い状態をもたらすように動作し得る。 According to FIG. 1A, when sufficient bias is applied (eg, to exceed the band splitting potential (U = ionization-electron affinity) further described for FIGS. 4A and 4B) and the Mott condition is met. (For example, when the injected holes are, for example, a group equivalent to a group of electrons in the switching region), the CEM device responds, for example, to a Mott transition, from a relatively low impedance state to a relative impedance. Can transition to a high state. This may correspond to point 108 of the voltage as opposed to the current density profile of FIG. 1A. At this point 108, or more appropriately near this point 108, the electrons are no longer shielded and become localized near the metal ions. This correlation can result in a strong electron-electron interaction potential, which can act to split the band to form a material with relatively high impedance. If the CEM device contains relatively high impedance conditions, current can be generated by the transport of holes. Therefore, when a threshold voltage is applied across the terminals of a CEM device, electrons can be injected into a metal-insulator-metal (MIM) diode beyond the potential barrier of the MIM device. In certain embodiments, a "set" operation can be performed that transforms the CEM device into a low impedance state by injecting electrons with a threshold current at the threshold potential applied between the ends of the terminals of the CEM device. .. In the low impedance state, the increase in electrons can shield the inflowing electrons and eliminate the localization of the electrons, which disrupts the band splitting potential, thereby resulting in a low impedance state. Can work with.

一実施形態によれば、CEMデバイス中の電流は、印加された外部電流に少なくとも部分的に基づいて決定できる外部から適用された「コンプライアンス」条件によって、制御することが可能であり、この外部電流は、例えばCEMデバイスを相対的にインピーダンスが高い状態に変えるように、書込み動作中に限定することができる。この外部から印加されたコンプライアンス電流は、一部の実施形態において、CEMデバイスを相対的にインピーダンスが高い状態に変える後続のリセット動作のための電流密度の条件を設定することもできる。図1Aの特定の実装形態に提示のように、電流密度Jコンプライアンスは、CEMデバイスを相対的にインピーダンスが低い状態に変えるために、書込み動作中に点116において印加することが可能であり、後続の書込み動作においてCEMデバイスをインピーダンスが高い状態に変えるためのコンプライアンス条件を決定し得る。図1Aに提示のように、CEMデバイスは続いて、点108において電圧Vリセットで電流密度Jリセット>Jコンプライアンスを印加することによって、インピーダンスが高い状態に変えることが可能であるが、ここで、Jコンプライアンスは、外部から印加される。 According to one embodiment, the current in the CEM device can be controlled by externally applied "compliance" conditions that can be determined at least in part based on the applied external current. Can be limited to during the write operation, for example to change the CEM device to a relatively high impedance state. This externally applied compliance current can also, in some embodiments, set current density conditions for subsequent reset operations that transform the CEM device into a relatively high impedance state. As presented in the particular implementation of FIG. 1A, current density J compliance can be applied at point 116 during write operation to change the CEM device to a relatively low impedance state, followed by. It is possible to determine the compliance conditions for changing the CEM device to a high impedance state in the writing operation of. As presented in FIG. 1A, the CEM device can subsequently be changed to a higher impedance state by applying a current density J reset > J compliance at point 108 with a voltage V reset . J compliance is applied from the outside.

複数の実施形態において、コンプライアンスは、Mott遷移のために正孔によって「捕捉」され得る、CEMデバイス中のいくつかの電子を設定することができる。言い換えると、CEMデバイスを相対的にインピーダンスが低いメモリ状態に変えるために書込み動作中に印加された電流は、CEMデバイスを相対的にインピーダンスが高いメモリ状態に遷移させるためにCEMデバイスに注入すべき正孔の数を決定することができる。 In multiple embodiments, compliance can set some electrons in the CEM device that can be "captured" by holes for Mott transitions. In other words, the current applied during the write operation to change the CEM device to a relatively low impedance memory state should be injected into the CEM device to transition the CEM device to a relatively high impedance memory state. The number of holes can be determined.

上記において指摘したように、リセット条件は、点108におけるMott遷移に応答して起こり得る。上記において指摘したように、このようなMott遷移は、電子の濃度nが正孔の濃度pに対して概ね等しい又は少なくとも同等になる、P型ドープ半導体に類似したCEMデバイス内の条件をもたらすことができる。この条件は、次の式(1) As pointed out above, the reset condition can occur in response to the Mott transition at point 108. As pointed out above, such a Mott transition results in conditions within a CEM device similar to a P-type doped semiconductor, where the electron concentration n is approximately equal to or at least equal to the hole concentration p. Can be done. This condition is based on the following equation (1).

Figure 0007015791000001
Figure 0007015791000001

に従ってモデル化することができる。 Can be modeled according to.

式(1)中において、λTFが、トーマス・フェルミ遮蔽距離に対応し、Cが、定数である。 In equation (1), λ TF corresponds to the Thomas-Fermi shielding distance, and C is a constant.

一実施形態によれば、図1Aにおいて示された電流密度プロファイルに対比された電圧の領域104中における電流又は電流密度は、CEMデバイスの端子の両端間に印加された電圧信号からの、正孔の注入に応答して存在し得る。ここで、閾値電圧VMIがCEMデバイスの端子の両端間に印加されると、正孔の注入は、電流IMIにおいてインピーダンスが低い状態からインピーダンスが高い状態に遷移するためのMott遷移基準を満たすことができる。これは、次の式(2) According to one embodiment, the current or current density in the region 104 of the voltage compared to the current density profile shown in FIG. 1A is a hole from the voltage signal applied between the ends of the terminals of the CEM device. May be present in response to an infusion of. Here, when the threshold voltage VMI is applied between both ends of the terminals of the CEM device, the hole injection satisfies the Mott transition criterion for transitioning from a low impedance state to a high impedance state in the current IM . be able to. This is based on the following equation (2)

Figure 0007015791000002
Figure 0007015791000002

(式中、Q(VMI)が、注入された電荷(正孔又は電子)に対応し、印加電圧の関数である。)
に従ってモデル化することができる。Mott遷移を可能にするための電子及び/又は正孔の注入は、閾値電圧VMI及び閾値電流IMIに応答して、バンド間で起こり得る。電子濃度nを電荷濃度と等しくして、式(1)に従って、式(2)中のIMIによって注入された正孔によるMott遷移をもたらすことにより、トーマス・フェルミ遮蔽距離λTFへのこのような閾値電圧VMIの依存度は、次の式(3)
(In the equation, Q ( VMI ) corresponds to the injected charge (hole or electron) and is a function of the applied voltage.)
Can be modeled according to. Injection of electrons and / or holes to allow the Mott transition can occur between bands in response to the threshold voltage V MI and the threshold current I MI . Thus to the Thomas Fermi shielding distance λ TF by equalizing the electron concentration n to the charge concentration and resulting in a Mott transition due to the holes injected by the IM in equation (2) according to equation (1). The dependence of the threshold voltage VMI is based on the following equation (3).

Figure 0007015791000003
Figure 0007015791000003

(式中、ACEMが、CEMデバイスの断面積であり、Jリセット(VMI)が、CEMデバイスを相対的にインピーダンスが高い状態に変えることができる閾値電圧VMIにおいてCEMデバイスに印加される、CEMデバイス中にわたる電流密度を表し得る。)
に従ってモデル化することができる。
(In the equation, ACEM is the cross-sectional area of the CEM device and J reset (VMI) is applied to the CEM device at the threshold voltage VMI which can change the CEM device to a relatively high impedance state. Can represent the current density throughout the CEM device.)
Can be modeled according to.

図1Bは、相関電子材料を含むスイッチングデバイスの一実施形態150の説明図及び相関電子材料スイッチの等価回路の概略図である。上記のように、CEMスイッチ、CERAMアレイ又は1種若しくは複数の相関電子材料を利用する他の種類のデバイス等の相関電子デバイスは、可変抵抗と可変キャパシタンスとの両方の特性を示すことができる、可変又は複素インピーダンスデバイスを含んでいてもよい。言い換えると、導電性基材160、CEM170及び導電性上張り180を含むデバイス等のCEM可変インピーダンスデバイスに関するインピーダンス特性は、デバイス端子122及び130の間で測定された場合、デバイスの抵抗及びキャパシタンス特性に少なくとも部分的に依存し得る。一実施形態において、可変インピーダンスデバイスのための等価回路は、可変キャパシタ128等の可変キャパシタに対して並行である、可変抵抗器126等の可変抵抗器を備えてもよい。当然ながら、可変抵抗器126及び可変キャパシタ128は、図1Bにおいて、別個の構成要素を含むものとして図示されているが、実施形態150のデバイス等の可変インピーダンスデバイスは、実質的に均一なCEMを含んでいてもよく、特許請求された主題は、この点に関して限定されない。 FIG. 1B is an explanatory diagram of an embodiment 150 of a switching device including a correlated electronic material and a schematic diagram of an equivalent circuit of a correlated electronic material switch. As mentioned above, correlated electronic devices such as CEM switches, CERAM arrays or other types of devices that utilize one or more correlated electronic materials can exhibit both variable resistance and variable capacitance characteristics. Variable or complex impedance devices may be included. In other words, the impedance characteristics for a CEM variable impedance device, such as a device containing a conductive substrate 160, CEM 170 and a conductive overlay 180, will be the resistance and capacitance characteristics of the device when measured between the device terminals 122 and 130. It can be at least partially dependent. In one embodiment, the equivalent circuit for a variable impedance device may include a variable resistor such as a variable resistor 126 that is parallel to a variable capacitor such as the variable capacitor 128. Of course, the variable resistor 126 and the variable capacitor 128 are shown in FIG. 1B as including separate components, but variable impedance devices such as the device of embodiment 150 have a substantially uniform CEM. The subject matter, which may be included, is not limited in this regard.

下記のTable 1(表1)は、実施形態150のデバイス等の例示的な可変インピーダンスデバイスに関する例示的な真理値表を図示している。 Table 1 below illustrates an exemplary truth table for exemplary variable impedance devices such as the device of embodiment 150.

Figure 0007015791000004
Figure 0007015791000004

一実施形態において、Table 1(表1)は、実施形態150のデバイス等の可変インピーダンスデバイスの抵抗が、インピーダンスが低い状態と、CEMデバイスの両端間に印加された電圧に少なくとも部分的に依存する関数である実質的に相違するインピーダンスが高い状態との間で遷移し得ることを示している。一実施形態において、インピーダンスが低い状態において示されたインピーダンスは、インピーダンスが高い状態において示された実質的に相違するインピーダンスに比べて、およそ10.0~100,000.0分の1の範囲であり得る。他の実施形態において、インピーダンスが低い状態において示されたインピーダンスは例えば、インピーダンスが高い状態において示されたインピーダンスに比べて、およそ5.0~10.0分の1の範囲であり得る。しかしながら、特許請求された主題は、インピーダンスが高い状態と、インピーダンスが低い状態とのいかなる特定のインピーダンス比にも限定されないことに留意すべきである。表1は、実施形態150のデバイス等の可変インピーダンスデバイスのキャパシタンスが、例示的な一実施形態においてはおよそ0の(又は非常にわずかな)キャパシタンスを備え得るキャパシタンスがより低い状態と、少なくとも部分的にCEMデバイスの両端に印加された電圧の関数であるキャパシタンスがより高い状態との間で遷移し得ることを示している。 In one embodiment, Table 1 shows that the resistance of a variable impedance device, such as the device of embodiment 150, is at least partially dependent on the low impedance state and the voltage applied across the CEM device. It shows that the functionally different impedances can transition to and from the high state. In one embodiment, the impedance shown in the low impedance state is in the range of approximately 10.0 to 100,000,000 compared to the substantially different impedance shown in the high impedance state. possible. In other embodiments, the impedance shown in the low impedance state can be, for example, in the range of approximately 5.0 to 10.0 times as compared to the impedance shown in the high impedance state. However, it should be noted that the claimed subject matter is not limited to any particular impedance ratio between the high impedance state and the low impedance state. Table 1 shows that the capacitance of a variable impedance device, such as the device of embodiment 150, may have a capacitance of approximately 0 (or very small) in one exemplary embodiment, with a lower capacitance and at least partial. Shows that the capacitance, which is a function of the voltage applied across the CEM device, can transition to a higher state.

一実施形態によれば、CEMスイッチを形成するために利用され得るCEMデバイス、CERAM記憶デバイス又は1種若しくは複数の相関電子材料を含む種々の他の電子デバイスは、例えばMott遷移基準を満たすために十分な量の電子の注入により、相対的にインピーダンスが高い状態から遷移させること等によって、相対的にインピーダンスが低いメモリ状態に変えることができる。CEMデバイスを相対的にインピーダンスが低い状態に遷移させる場合において、十分な電子が注入されており、CEMデバイスの端子の間のポテンシャルが閾値スイッチングポテンシャル(例えば、Vセット)を上回っている場合、注入された電子は遮蔽を開始し得る。上記のように、遮蔽は、二重占有電子を非局在化して、バンド分裂ポテンシャル(U)を崩壊させ、これにより、相対的にインピーダンスが低い状態をもたらすように動作し得る。 According to one embodiment, a CEM device, a CERAM storage device or various other electronic devices including one or more correlated electronic materials that can be utilized to form a CEM switch are, for example, to meet the Mott transition criteria. By injecting a sufficient amount of electrons, it is possible to change from a state where the impedance is relatively high to a memory state where the impedance is relatively low. Injecting enough electrons when transitioning the CEM device to a relatively low impedance state and when the potential between the terminals of the CEM device exceeds the threshold switching potential (eg V set ). The resulting electrons can initiate shielding. As mentioned above, shielding can act to delocalize the double occupied electrons and disrupt the band splitting potential (U), thereby resulting in a relatively low impedance state.

特定の実施形態において、例えばインピーダンスが低い状態から実質的に相違するインピーダンスが高い状態への変化等、CEMデバイスのインピーダンス状態の変化は、遷移金属、遷移金属酸化物(Ni等。式中、下付き文字「x」及び「y」が、整数を含む。)、dブロック金属又はfブロック金属を含む材料の電子の「供与」及び「逆供与」によってもたらすことができる。この点に関して、電子の「供与」という用語が本明細書において使用されているとき、電子の「供与」は、図3A~図3Dに関して更に詳細に記述されたように、例えば遷移金属、遷移金属酸化物、dブロック金属若しくはfブロック金属又はこれらの組合せを含む配位圏の隣接する分子による、遷移金属、遷移金属酸化物、dブロック金属若しくはfブロック金属又はこれらの任意の組合せへの1個又は複数の電子の供給を意味する。電子の「逆供与」という用語が本明細書において使用されているとき、電子の「逆供与」は、図3A~図3Dに関して更に詳細に記述されてもいるように、例えば支配的な又は置換型配位子を含む配位圏の隣接する分子による1個又は複数の電子の受容を指す。電子の供与及び逆供与により、遷移金属、遷移金属化合物、遷移金属酸化物、dブロック金属若しくはfブロック金属又はこれらの組合せは、印加電圧の影響下でインピーダンスを制御できるイオン化状態を維持することが可能である。特定の実施形態において、例えばCEM中における供与及び逆供与は、カルボニル(CO)等の炭素含有ドーパント、又は、例えばアンモニア(NH)、エチレンジアミン(C)若しくは酸窒化物系列(N)の構成要素等の窒素含有ドーパントの使用に応答して増進することが可能であり、これらのドーパントにより、CEMは、例えばCEMを含むデバイス又は回路の動作中に、ニッケル等の遷移金属又は遷移金属酸化物の伝導帯に、制御可能な態様で可逆的に電子を供与する特性を示すことができる。複数の実施形態において、供与は、例えば酸化ニッケル材料(例えば、NiO:CO又はNiO:NH)中においては逆転され得るが、これにより、酸化ニッケル材料は、デバイスの動作中に高インピーダンス特性を示す状態から低インピーダンス特性を示す状態に遷移することができる。したがって、この点に関して、供与性/逆供与性材料は、当該材料の伝導帯を終点及び起点とした電子の供与及び電子供与の逆転(逆供与)を制御するための印加電圧の影響に少なくとも部分的に基づいて、第1のインピーダンス状態から、実質的に相違する第2のインピーダンス状態への切替え(例えば、相対的にインピーダンスが低い状態から相対的にインピーダンスが高い状態への切替え、又はこの逆の切替え)等、インピーダンス切替え特性を示す材料を指す。 In a particular embodiment, changes in the impedance state of a CEM device, such as a change from a low impedance state to a substantially different high impedance state, are transition metals, transition metal oxides (Ni x Oy , etc.). The middle, subscripts "x" and "y" can be brought about by "donating" and "reverse donating" electrons in a material containing a), d-block metal or f-block metal. In this regard, when the term electron "donation" is used herein, electron "donation" is, for example, a transition metal, transition metal, as described in more detail with respect to FIGS. 3A-3D. One to transition metals, transition metal oxides, d-block metals or f-block metals or any combination thereof by adjacent molecules in the coordination zone containing oxides, d-block metals or f-block metals or combinations thereof. Or it means the supply of multiple electrons. When the term "back-donation" of an electron is used herein, the "back-donation" of an electron is, for example, dominant or substituted, as also described in more detail with respect to FIGS. 3A-3D. Refers to the acceptance of one or more electrons by adjacent molecules in the coordination sphere containing type ligands. By donating and back-donating electrons, transition metals, transition metal compounds, transition metal oxides, d-block metals or f-block metals or combinations thereof can maintain an ionized state in which the impedance can be controlled under the influence of the applied voltage. It is possible. In certain embodiments, donations and reverse donations, eg, in CEM, are carbon-containing dopants such as carbonyl (CO), or eg ammonia (NH 3 ), ethylenediamine (C 2 H 8 N 2 ) or oxynitride series ( It is possible to enhance in response to the use of nitrogen-containing dopants such as N x Oy ) components, which allow the CEM to, for example, during the operation of a device or circuit containing the CEM, such as nickel. It is possible to exhibit the property of reversibly donating electrons to the conduction band of a transition metal or a transition metal oxide in a controllable manner. In some embodiments, the donation can be reversed, for example in a nickel oxide material (eg, NiO: CO or NiO: NH 3 ), which allows the nickel oxide material to exhibit high impedance characteristics during device operation. It is possible to transition from the state shown to the state showing low impedance characteristics. Therefore, in this regard, the donor / backdonant material is at least partly affected by the applied voltage for controlling electron donation and electron donation reversal (backdonation) with the conduction band of the material as the end and start points. From a first impedance state to a second impedance state that is substantially different (eg, from a relatively low impedance state to a relatively high impedance state, or vice versa). Refers to materials that exhibit impedance switching characteristics, such as switching).

図4A及び図4Bに関して更に詳細に記述されたように、電子供与によって、遷移金属、遷移金属化合物又は遷移金属酸化物を含むCEMスイッチは、例えばニッケル等の遷移金属が2+の酸化状態(例えば、材料ある中のNi2+。NiO:CO又はNiO:NH等)に変わった場合、低インピーダンス特性/低キャパシタンス特性を示すことができる。逆に、電子供与は、例えばNi等の遷移金属が1+又は3+の酸化状態に変わった場合、逆転され得る。したがって、CEMデバイスの動作中に、逆供与は、「不均化」を起こすことができ、「不均化」は、下記の式(4)
2Ni2+ → Ni1++Ni3+ (4)
に実質的に従った実質的に同時の酸化及び還元の反応を含んでいてもよい。
As described in more detail with respect to FIGS. 4A and 4B, by electron donation, a CEM switch containing a transition metal, a transition metal compound or a transition metal oxide is such that the transition metal such as nickel is in a 2+ oxidation state (eg, for example). When the material is changed to Ni 2+ .NiO: CO or NiO: NH 3 etc.), low impedance characteristics / low capacitance characteristics can be exhibited. Conversely, electron donation can be reversed if a transition metal such as Ni changes to a 1+ or 3+ oxidation state. Therefore, during the operation of the CEM device, backbonding can cause "disproportionation", which is expressed by the following equation (4).
2Ni 2+ → Ni 1+ + Ni 3+ (4)
May include substantially simultaneous oxidation and reduction reactions according to.

上記の場合、このような不均化は、CEMデバイスの動作中に、例えば相対的にインピーダンスが高い状態をもたらすことができる、式(4)に示されたNi1++Ni3+としてのニッケルイオンの形成を指す。電子供与は、下記の式(5)
Ni1++Ni3+ → 2Ni2+ (5)
に実質的に従った式(4)の不均化反応の逆転を起こすことができる。
In the above case, such disproportionation can result in, for example, a relatively high impedance state during operation of the CEM device, of the nickel ions as Ni 1+ + Ni 3+ represented by equation (4). Refers to formation. The electron donation is given by the following formula (5).
Ni 1+ + Ni 3+ → 2Ni 2+ (5)
It is possible to cause the reversal of the disproportionation reaction of the equation (4) substantially according to.

この点に関して、本明細書において言及された「分子ドーパント」は、CEMを構成する遷移金属、遷移金属酸化物、dブロック主体型金属又はfブロック主体型金属を終点又は起点として、CEMの配位圏中等の局所的な電子供与又は逆供与を可能にする、原子種又は分子種を意味する。したがって、配位圏中において、分子ドーパントから金属への電子供与は、CEMのインピーダンスが低い状態をもたらすことができる。更に、配位圏中において、金属から分子ドーパントへの電子逆供与は、CEMのインピーダンスが高い状態をもたらすことができる。一実施形態において、炭素含有配位子(例えば、CO)又は窒素含有配位子(例えば、NH)等の「分子ドーパント」は、式(4)及び式(5)の不均化及び不均化の逆転させるように、CEMデバイスの動作中に電子の共有を可能にし得る。 In this regard, the "molecular dopant" referred to herein is a coordination of a CEM with a transition metal, a transition metal oxide, a d-block-based metal or an f-block-based metal constituting the CEM as an end point or a starting point. It means an atomic or molecular species that enables local electron donation or back donation such as in the sphere. Therefore, in the coordination sphere, the donation of electrons from the molecular dopant to the metal can result in a low impedance state of the CEM. Further, in the coordination sphere, the back donation of electrons from the metal to the molecular dopant can result in a high impedance state of the CEM. In one embodiment, a "molecular dopant" such as a carbon-containing ligand (eg, CO) or a nitrogen-containing ligand (eg, NH 3 ) is a disproportionation and non-uniformization of formulas (4) and (5). It may allow electron sharing during operation of the CEM device so as to reverse the averaging.

図3A~図3Dに関して記述されたように、CO及びNH等の特定の分子を含むある種類の分子ドーパントが、例えばσ結合から電子を供与するように、配位圏に対して局所的に又は配位圏中において働く。一実施形態において、このようなσ結合は、炭素と酸素原子との間に形成され得、金属原子のπ結合から電子を逆供与することができる。理論に束縛されるわけではないが、分子ドーパントは、電子を供与及び/又は逆供与するようにCEMの配位圏に対して局所的に作用する、ハライド(例えば、Cl、Br及びF等)等の特定の単一原子型の種を更に包含する。分子ドープCEM中における電子の供与は、配位圏中の金属原子の伝導帯と価電子帯とのエネルギーギャップを減少させるように働くが、分子ドープCEM中における電子の逆供は、配位圏中の金属イオンの伝導帯と価電子帯との間のエネルギーを増大させるように動作し得る。単一原子型分子ドーパントの例示的な理論的動作が、図4A及び図4Bに関して記述されている。 As described with respect to FIGS. 3A-3D, certain molecular dopants, including specific molecules such as CO and NH 3 , donate electrons, for example from sigma bonds, locally to the coordination sphere. Or work in the coordination sphere. In one embodiment, such a sigma bond can be formed between a carbon and an oxygen atom and can back-donate an electron from the π bond of the metal atom. Without being bound by theory, molecular dopants act locally on the coordination sphere of the CEM to donate and / or back electrons, halides (eg, Cl, Br, F, etc.). Further include specific monoatomic species such as. The donation of electrons in the molecularly doped CEM acts to reduce the energy gap between the conduction band and the valence band of the metal atom in the coordination zone, whereas the reverse donation of electrons in the molecularly doped CEM acts in the coordination band. It can act to increase the energy between the conduction band and the valence band of the metal ions in it. Illustrative theoretical behavior of monoatomic molecular dopants is described with respect to FIGS. 4A and 4B.

この点に関して、本明細書において言及された「σ結合」は、原子軌道の軸の重なり合いによって形成された化学的な共有結合を意味する。例えばCO分子において、σ結合は、炭素原子と酸素原子との間で「共有」され得る電子を指す。しかしながら、これは、単にσ結合の例であり、特許請求された主題は、この点に関して限定されないことを理解すべきである。更にこの点に関して、本明細書において言及された「π結合」は、関与する原子の原子軌道が側方同士で重なり合うことによる分子軌道の形成から生じた、共有結合を意味する。例えばCO分子において、π結合は、図3A及び図3Bの322及び324によって与えられているような、側方から側方にかけてのCO分子の軌道を指す。しかしながら、これは、π結合の例であり、特許請求された主題は、この点に関して限定されないことを理解すべきである。 In this regard, the "sigma bond" referred to herein means a chemical covalent bond formed by the overlap of the axes of atomic orbitals. For example, in a CO molecule, a sigma bond refers to an electron that can be "shared" between a carbon atom and an oxygen atom. However, it should be understood that this is merely an example of sigma bonds and the claimed subject matter is not limited in this regard. Further, in this regard, the "π bond" referred to herein means a covalent bond resulting from the formation of a molecular orbital by overlapping the atomic orbitals of the participating atoms side by side. For example, in a CO molecule, the π bond refers to the orbital of the CO molecule from side to side, as given by 322 and 324 in FIGS. 3A and 3B. However, it should be understood that this is an example of pi bonds and the claimed subject matter is not limited in this regard.

CO、NH、Cl、Br及びFは、単に分子ドーパントの例であり、シアノ(CN)、アジ化物イオン(N )、エチレンジアミン(C)、phen(1,10-フェナントロリン)(C12)、2,2’-ビピリジン(C10)、エチレンジアミン((C(NH)、ピリジン(CN)、アセトニトリル(CHCN)及びシアノスルファニド等の他の種類の分子ドーパントは同様に、インピーダンスが低い状態及びインピーダンスが高い状態でCEMを動作させるように電子供与又は逆供与をもたらすことができ、特許請求された主題は、この点に関して限定されないことを理解すべきである。 CO, NH 3 , Cl, Br and F are merely examples of molecular dopants, such as cyano (CN-), azide ion ( N3- ) , ethylenediamine ( C2H8N2 ), phen ( 1,10). -Phenanthroline) (C 12 H 8 N 2 ), 2,2'-bipyridine (C 10 H 8 N 2 ), ethylenediamine ((C 2 H 4 (NH 2 ) 2 ), pyridine (C 5 H 5 N), Other types of molecular dopants such as acetonitrile (CH 3 CN) and cyanosulfanides can also provide electron donation or back donation to operate the CEM in low and high impedance conditions. It should be understood that the claimed subject matter is not limited in this regard.

複数の実施形態において、例えばカルボニル(NiO:COを形成することになる)及びアンモニア(NiO:NHを形成することになる)等の分子ドーパントの濃度は、およそ0.1%~10.0%の範囲の原子百分率の値であり得る。このような濃度は、図1Aに提示のように、Vリセット及びVセットに影響し得るが、Vリセット及びVセットは、Vセット≧Vリセットである条件に従っておよそ0.1V~10.0Vの範囲の範囲であり得る。例えば、可能な一実施形態において、例えば、Vリセットは、およそ0.1V~1.0Vの範囲の電圧において起こり得、Vセットは、およそ1.0V~2.0Vの範囲の電圧において起こり得る。しかしながら、Vセット及びVリセットの変化は、NiO:CO又はNiO:NH等の供与性又は逆供与性材料及びCEMデバイス中に存在する他の材料の原子濃度並びに他のプロセスの変化等の種々の要素に少なくとも部分的に基づいて起こり得るが、特許請求された主題は、この点に関して限定されないことに留意すべきである。 In a plurality of embodiments, the concentrations of molecular dopants such as carbonyl (which will form NiO: CO) and ammonia (which will form NiO: NH 3 ) are approximately 0.1% to 10.0. It can be an atomic percentage value in the range of%. Such concentrations can affect V- reset and V- set , as shown in FIG. 1A, where V- reset and V- set are approximately 0.1V to 10.0V depending on the condition that V- set ≥ V- reset . It can be a range of ranges. For example, in one possible embodiment, for example, a V reset can occur at a voltage in the range of approximately 0.1V to 1.0V and a V set can occur at a voltage in the range of approximately 1.0V to 2.0V. .. However, changes in V- set and V- reset can vary, such as changes in the atomic concentrations of donor or backdonant materials such as NiO: CO or NiO: NH3 and other materials present in the CEM device, as well as in other processes. It should be noted that the claimed subject matter is not limited in this regard, although it can occur at least in part based on the elements of.

特定の実施形態において、原子層成長(ALD)を利用して、NiO:CO又はNiO:NH等のNiO材料を含むフィルムを形成又は製作し、これによって、例えばインピーダンスが低い/キャパシタンスが低い状態を生じさせるために、回路環境下におけるCEMデバイスの動作中に電子の供与を可能にし得る。例えば回路環境下の動作中においても、電子供与は、例えばインピーダンスが高い状態等の実質的に相違するインピーダンス状態を生じさせるように逆転され得る。特定の実施形態において、原子層成長は、2種以上の前駆物質 を利用して、例えばNiO:CO若しくはNiO:NH又は他の遷移金属酸化物、遷移金属若しくはこれらの組合せの成分を導電性基材に堆積させることができる。一実施形態において、CEMデバイスの層は、下記の式(6a)
AX(気体)+BY(気体)=AB(固体)+XY(気体) (6a)
(式中、式(6a)の「A」が、遷移金属、遷移金属化合物、遷移金属酸化物又はこれらの任意の組合せに対応する。)に従って、別々の前駆物質分子AX及びBYを利用して堆積させることができる。複数の実施形態において、遷移金属酸化物は、ニッケルを含んでいてもよいが、アルミニウム、カドミウム、クロム、コバルト、銅、金、鉄、マンガン、水銀、モリブデン、ニッケル、パラジウム、レニウム、ルテニウム、銀、タンタル、スズ、チタン、バナジウム、イットリウム及び亜鉛(これらは、酸素又は他の種類の配位子等のアニオンに結合していてもよい。)又はこれらの組合せ等の遷移金属、遷移金属化合物及び/又は遷移金属酸化物等の他の金属を含んでいてもよく、しかしながら、特許請求された主題は、この点に関して範囲が限定されない。特定の実施形態において、チタン酸イットリウム(YTiO)等の1種より多い遷移金属酸化物を含む化合物が、利用されてもよい。
In certain embodiments, atomic layer deposition (ALD) is used to form or fabricate a film containing a NiO material such as NiO: CO or NiO: NH 3 , which results in, for example, low impedance / low capacitance. May allow electron donation during operation of the CEM device in a circuit environment. For example, even during operation in a circuit environment, electron donation can be reversed to produce substantially different impedance states, such as high impedance states. In certain embodiments, atomic layer deposition utilizes two or more precursors to conduct, for example, NiO: CO or NiO: NH 3 or other transition metal oxides, transition metals or components of combinations thereof. It can be deposited on a substrate. In one embodiment, the layer of the CEM device is the following formula (6a).
AX (gas) + BY (gas) = AB (solid) + XY (gas) (6a)
(In the formula, "A" in formula (6a) corresponds to a transition metal, a transition metal compound, a transition metal oxide or any combination thereof), utilizing separate precursor molecules AX and BY. Can be deposited. In some embodiments, the transition metal oxide may include nickel, but aluminum, cadmium, chromium, cobalt, copper, gold, iron, manganese, mercury, molybdenum, nickel, palladium, renium, ruthenium, silver. , Tantal, tin, titanium, vanadium, ittrium and zinc (which may be attached to anions such as oxygen or other types of ligands) or transition metals such as transition metals, transition metal compounds and combinations thereof. / Or may contain other metals such as transition metal oxides, however, the claimed subject matter is not limited in scope in this regard. In certain embodiments, compounds containing more than one transition metal oxide, such as yttrium titanate (YTIO 3 ), may be utilized.

複数の実施形態において、式(6a)の「X」は、有機配位子等の1個又は複数の配位子を含んでいてもよく、アミジネート(AMD、例えば、[RNCRNR(式中、R、R及びRが、H又はアルキルから選択される))、ジ(シクロペンタジエニル)(Cp)、ジ(エチルシクロペンタジエニル)(EtCp)、ビス(2,2,6,6-テトラメチルヘプタン-3,5-ジオナト)((thd))、アセチルアセトネート(acac)、ビス(メチルシクロペンタジエニル) ((CH)、ジメチルグリオキシメート(dmg)、2-アミノ-ペンタ-2-エン-4-オナト(apo)、(dmamb)(式中、dmambが、1-ジメチルアミノ-2-メチル-2-ブタノレートである。)、(dmamp)(式中、dmampが、1-ジメチルアミノ-2-メチル-2-プロパノレートである。)、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル) (C(CH及びテトラカルボニル(CO)等のカルボニル(CO)を含んでいてもよい。したがって、一部の実施形態において、ニッケルを主体とした前駆物質AXは例えば、いくつかの例を挙げると、ニッケルアミジネート(Ni(AMD))、ニッケルジ(シクロペンタジエニル)(Ni(Cp))、ニッケルジ(エチルシクロペンタジエニル)(Ni(EtCp))、ビス(2,2,6,6-テトラメチルヘプタン-3,5-ジオナト)Ni(II)(Ni(thd))、ニッケルアセチルアセトネート(Ni(acac))、ビス(メチルシクロペンタジエニル)ニッケル(Ni(CH)、ニッケルジメチルグリオキシメート(Ni(dmg))、ニッケル2-アミノ-ペンタ-2-エン-4-オナト(Ni(apo))、Ni(dmamb)(式中、dmamb=1-ジメチルアミノ-2-メチル-2-ブタノレート)、Ni(dmamp)(式中、dmampが、1-ジメチルアミノ-2-メチル-2-プロパノレートである。)、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ニッケル(Ni(C(CH)及びニッケルカルボニル(Ni(CO))を含んでいてもよい。式(6a)中において、前駆物質「BY」は、いくつかの例を挙げると酸素(O)、オゾン(O)、一酸化窒素(NO)、過酸化水素(H)等の酸化剤を含んでいてもよい。他の実施形態において、後で本明細書において更に記述されるように、プラズマを酸化剤と一緒に使用して、酸素ラジカルを形成することができる。 In a plurality of embodiments, the "X" in formula (6a) may comprise one or more ligands, such as an organic ligand, and an aminate (AMD, eg, [RNCR 1 NR 2 ] - . (In the formula, R, R 1 and R 2 are selected from H or alkyl)), di (cyclopentadienyl) (Cp) 2 , di (ethylcyclopentadienyl) (EtCp) 2 , bis ( 2,2,6,6-tetramethylheptane-3,5-dionat) ((thd) 2 ), acetylacetonate (acac), bis (methylcyclopentadienyl) ((CH 3 C 5 H 4 ) 2 ) ), Dimethylglycimate (dmg) 2 , 2-Amino-penta-2-en-4-onato (apo) 2 , (dmamb) 2 (In the formula, dmamb is 1-dimethylamino-2-methyl-2. -Butanolate.), (Dmamp) 2 (In the formula, dmamp is 1-dimethylamino-2-methyl-2-propanol.), Bis (pentamethylcyclopentadienyl) (C 5 (CH 3 ). ) 5 ) 2 and carbonyl (CO) such as tetracarbonyl (CO) 4 may be contained. Therefore, in some embodiments, the nickel-based precursor AX is, for example, nickel aminate (Ni (AMD)), nickel di (cyclopentadienyl) (Ni (Cp), to name a few. ) 2 ), Nickel Di (Ethylcyclopentadienyl) (Ni (EtCp) 2 ), Bis (2,2,6,6-Tetramethylheptane-3,5-Zionato) Ni (II) (Ni (thd) 2 ), Nickel acetylacetonate (Ni (acac) 2 ), bis (methylcyclopentadienyl) nickel (Ni (CH 3 C 5 H 4 ) 2 ), nickel dimethyl glyoxymate (Ni (dmg) 2 ), nickel 2-Amino-penta-2-en-4-onato (Ni (apo) 2 ), Ni (dmamb) 2 (in the formula, dmamb = 1-dimethylamino-2-methyl-2-butanolate), Ni (dmamp) 2 (In the formula, dmamp is 1-dimethylamino-2-methyl-2-propanol.), Bis (pentamethylcyclopentadienyl) nickel (Ni (C 5 (CH 3 ) 5 ) 2 ) and nickel. It may contain carbonyl (Ni (CO) 4 ). In the formula (6a), the precursor "BY" includes oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), nitric oxide (NO), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) and the like, to name a few examples. May contain an oxidizing agent of. In other embodiments, plasma can be used with an oxidant to form oxygen radicals, as described further herein later.

しかしながら、特定の実施形態において、前駆物質AX及びBYに加えてan 電子供与性又は逆供与正材料を含むドーパントを利用して、CEMデバイスの層を形成することができる。電子供与性又は逆供与正材料を含む更なるドーパント配位子は、前駆物質AXと一緒に平行流の状態で流動することができるが、下記の式(6b)に実質的に従って、供与性又は逆供与性化合物の形成を可能にし得る。複数の実施形態において、アンモニア(NH)、メタン(CH)、一酸化炭素(CO)又は他の材料等の供与性又は逆供与性材料を含むドーパントは、炭素若しくは窒素を含む他の配位子又は上記に列記された供与性又は逆供与性材料を含む他のドーパントを利用できるのと同様に、利用することができる。したがって、式(6a)は、下記の式(6b)
AX(気体)+(NH又は窒素を含む他の配位子)+BY(気体)
=AB:NH3(固体)+XY(気体) (6b)
に実質的に従って、供与性又は逆供与性材料を含む更なるドーパント配位子を包含するように修正することができる。
However, in certain embodiments, dopants containing an electron-donating or back-donating positive material in addition to the precursors AX and BY can be utilized to form a layer of the CEM device. Further dopant ligands, including electron-donating or back-donating positive materials, can flow in parallel with the precursor AX, but donating or donating substantially according to equation (6b) below. It may allow the formation of back-donating compounds. In a plurality of embodiments, the dopant containing a donor or backdonant material such as ammonia (NH 3 ), methane (CH 4 ), carbon monoxide (CO) or other material is another arrangement containing carbon or nitrogen. Other dopants, including the donors or donor or backdonant materials listed above, can be utilized as well as available. Therefore, the formula (6a) is the following formula (6b).
AX (gas) + (NH 3 or other ligand containing nitrogen) + BY (gas)
= AB: NH 3 (solid) + XY (gas) (6b)
Can be modified to include additional dopant ligands, including donor or backdonant materials, substantially according to.

式(6a)及び(6b)のAX、BY及びNH(又は窒素を含む他の配位子)等の前駆物質の原子濃度等の濃度は、製作されたCEMデバイス中においておよそ0.1%~10.0%の間の濃度を占める、アンモニア(NH)又はカルボニル(CO)の形態等の供与性又は逆供与性材料を含む窒素を主体とした又は炭素を主体としたドーパント分子の最終的な原子濃度をもたらすように、調節することができることに留意すべきである。しかしながら、特許請求された主題は、必ずしも、上記において特定された前駆物質及び/又は原子濃度に限定されるとは限らない。逆に、特許請求された主題は、CEMデバイスの製作において利用される原子層堆積、化学気相堆積、プラズマ化学気相堆積、スパッタデポジション、物理気相堆積、ホットワイヤ式化学気相堆積、レーザー促進式化学気相堆積、レーザー促進式原子層堆積、急速加熱式化学気相堆積、又はスピンオン堆積等において利用される、すべてのこのような前駆物質を包含することを意図されている。式(6a)及び(6b)中において、「BY」は、いくつかの例を挙げると酸素(O)、オゾン(O)、一酸化窒素(NO)、過酸化水素(H)等の酸化剤を含んでいてもよい。他の実施形態において、プラズマを酸化剤(BY)と一緒に使用して、酸素ラジカルを形成することができる。同様に、プラズマを、供与性又は逆供与性材料を含むドーピング種と一緒に使用して、活性化された種を形成し、これによって、CEMのドーピング濃度を制御してもよい。 Concentrations such as atomic concentrations of precursors of formulas (6a) and (6b) such as AX, BY and NH 3 (or other ligands containing nitrogen) are approximately 0.1% in the manufactured CEM device. The final nitrogen-based or carbon-based dopant molecule containing donor or reverse donor materials such as the form of ammonia (NH 3 ) or carbonyl (CO), occupying a concentration between ~ 10.0%. It should be noted that it can be adjusted to provide a specific atomic concentration. However, the claimed subject matter is not necessarily limited to the precursors and / or atomic concentrations identified above. Conversely, the patented subjects are atomic layer deposition, chemical gas phase deposition, plasma chemical gas phase deposition, spatter deposition, physical gas phase deposition, hot wire chemical gas phase deposition, which are used in the manufacture of CEM devices. It is intended to include all such precursors used in laser-accelerated chemical vapor phase deposition, laser-accelerated atomic layer deposition, rapid heating chemical vapor phase deposition, spin-on deposition, and the like. In formulas (6a) and (6b), "BY" refers to oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), nitric oxide (NO), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ), to name a few examples. ) And the like may be contained. In other embodiments, plasma can be used in conjunction with an oxidant (BY) to form oxygen radicals. Similarly, plasma may be used with a doping species containing a donor or backdonant material to form an activated species, thereby controlling the doping concentration of the CEM.

原子層成長を利用する実施形態等の特定の実施形態において、基材は、加熱されたチャンバ内においてAX及びBY等の前駆物質並びに電子供与性又は逆供与正材料を含むドーパント(アンモニア、又は、例えばニッケル-アミド、ニッケル-イミド、ニッケル-アミジネート若しくはこれらの組合せが挙げられる金属-窒素結合を含む他の配位子等)に曝露されてもよく、このチャンバは例えば、特定の実施形態において、例えばおよそ20.0℃~1000.0℃の範囲の温度、又は、およそ20.0℃~500.0℃の間の範囲の温度に到達し得る。例えばNiO:NHの原子層成長が実施される特定の1つの実施形態において、およそ20.0℃~400.0℃の範囲のチャンバ温度範囲が、利用され得る。前駆物質ガス(例えば、AX、BY、NH又は窒素を含む他の配位子)への曝露に応答して、このような気体は、およそ0.5秒~180.0秒の範囲の持続期間にわたって、加熱されたチャンバからパージすることができる。しかしながら、これらは、単にチャンバ温度及び/又は時間に関する可能性として適切な範囲の例であり、特許請求された主題は、この点に関して限定されないことに留意すべきである。 In certain embodiments, such as those utilizing atomic layer growth, the substrate is a dopant (ammonia, or) containing precursors such as AX and BY and electron-donating or back-donating positive materials in a heated chamber. It may be exposed to (eg, nickel-amides, nickel-imides, nickel-amidinates or other ligands containing metal-nitrogen bonds such as combinations thereof), and the chamber may be exposed to, for example, in certain embodiments. For example, temperatures in the range of approximately 20.0 ° C to 1000.0 ° C, or temperatures in the range of approximately 20.0 ° C to 500.0 ° C can be reached. For example, in one particular embodiment in which atomic layer growth of NiO: NH 3 is performed, a chamber temperature range of approximately 20.0 ° C to 400.0 ° C can be utilized. In response to exposure to precursor gases (eg, AX, BY, NH 3 or other ligands containing nitrogen), such gases last in the range of approximately 0.5 to 180.0 seconds. It can be purged from the heated chamber over a period of time. However, it should be noted that these are merely examples of possible ranges with respect to chamber temperature and / or time, and the claimed subject matter is not limited in this regard.

特定の実施形態において、原子層成長を利用する1回の2種の前駆物質によるサイクル(例えば、式6(a)に関して記述されたように、AX及びBY)又は1回の3種の前駆物質によるサイクル(例えば、式6(b)に関して記述されたように、AX、NH、CH、又は窒素、炭素を含む他の配位子、又は電子供与性若しくは逆供与性材料を含む他のドーパント及びBY)は、サイクル1回当たりおよそ0.6Å~5.0Åの範囲の厚さを占めるCEMデバイス層をもたらすことができる。したがって、一実施形態において、層がおよそ0.6Åの厚さを占める原子層堆積プロセスを利用して、およそ500.0Åの厚さを占めるCEMデバイスフィルムを形成するために、例えば800~900回のサイクルが利用されてもよい。別の実施形態において、層がおよそ5.0Åを占める原子層堆積プロセスを利用して、例えば100の2種の前駆物質によるサイクル。原子層堆積を利用して、およそ例えば1.5nm~150.0nmの範囲の厚さ等の他の厚さを有するCEMデバイスフィルムを形成してもよく、特許請求された主題は、この点に関して限定されないことに留意すべきである。 In certain embodiments, a cycle with one two precursors utilizing atomic layer growth (eg, AX and BY as described for formula 6 (a)) or one three precursors. Cycle with (eg, AX, NH 3 , CH 4 , or other ligands containing nitrogen, carbon, or other ligands containing electron-donating or back-donating materials, as described for formula 6 (b)). Dopants and BY) can result in a CEM device layer that occupies a thickness in the range of approximately 0.6 Å to 5.0 Å per cycle. Thus, in one embodiment, an atomic layer deposition process in which the layer occupies a thickness of approximately 0.6 Å is utilized to form a CEM device film occupying a thickness of approximately 500.0 Å, for example 800-900 times. Cycle may be utilized. In another embodiment, a cycle with two precursors, eg 100, utilizing an atomic layer deposition process in which the layer occupies approximately 5.0 Å. Atomic layer deposition may be utilized to form CEM device films with other thicknesses, such as thicknesses in the range of approximately 1.5 nm to 150.0 nm, and the claimed subject matter is in this regard. It should be noted that it is not limited.

特定の実施形態において、原子層成長の1回若しくは複数の2種の前駆物質によるサイクル(例えば、AX及びBY)又は3種の前駆物質によるサイクル(AX、NH、CH、又は窒素、炭素を含む他の配位子、又は供与性若しくは逆供与性材料を含む他のドーパント及びBY)に応答して、CEMデバイスフィルムは、フィルム特性の改善を可能にし得る、又は、カルボニル若しくはアンモニアの形態等の電子供与性又は逆供与正材料を含むドーパントをCEMデバイスフィルムに組み込むために使用され得る、インサイチュアニーリングを受けてもよい。特定の実施形態において、チャンバは、およそ20.0℃~1000.0℃の範囲の温度に加熱されていてもよい。しかしながら、他の実施形態において、インサイチュアニーリングが、およそ100.0℃~800.0℃の範囲のチャンバ温度を利用して実施されてもよい。インサイチュアニーリング時間は、およそ1.0秒~5.0時間の範囲の持続期間にわたり得る。特定の実施形態において、アニーリング時間は例えば、例えばおよそ0.5分~およそ180.0分等、より狭い範囲に収まるようなものであり得、特許請求された主題は、これらの点に関して限定されない。 In certain embodiments, a cycle with one or more precursors of atomic layer growth (eg, AX and BY) or a cycle with three precursors (AX, NH 3 , CH 4 , or nitrogen, carbon). In response to other ligands, including, or other dopants, including donor or backdonant materials, and BY), the CEM device film may allow improvement in film properties, or in the form of a carbonyl or ammonia. Dopants containing, such as electron donating or back donating positive materials, may undergo in situ annealing that can be used to incorporate into the CEM device film. In certain embodiments, the chamber may be heated to a temperature in the range of approximately 20.0 ° C to 1000.0 ° C. However, in other embodiments, in situ annealing may be performed utilizing a chamber temperature in the range of approximately 100.0 ° C to 800.0 ° C. In situ annealing time may be obtained over a duration ranging from approximately 1.0 second to 5.0 hours. In certain embodiments, the annealing time can be such that it falls within a narrower range, for example, from about 0.5 minutes to about 180.0 minutes, and the claimed subject matter is not limited in these respects. ..

特定の実施形態において、上記方法によって製造されたCEMデバイスは、デバイスが、当該デバイスの製作直後に相対的に低いインピーダンス(相対的に高い導電性)を示す、「生得的」特性(born on property)を示すことができる。したがって、CEMデバイスが、例えば所期の活性化において、より大きなエレクトロニクス環境に統合された場合、CEMデバイスに印加された相対的に低い電圧は、図1Aの領域104によって示されたように、CEMデバイスの中を通る相対的に高い電流フローを可能にし得る。例えば、本明細書において上記のように、少なくとも1つの可能な実施形態において、例えば、Vリセットは、およそ0.1V~1.0Vの範囲の電圧において起こり得、Vセットは、1.0V~2.0Vの範囲の電圧において起こり得る。したがって、およそ2.0V以下の範囲で動作する電気的スイッチング電圧により例えば、記憶回路は、例えばCERAM記憶デバイスに書き込み、CERAM記憶デバイスから読み取り、又はCERAMスイッチの状態を変化させることができる。複数の実施形態において、このような相対的に低い電圧による動作は、複雑度とコストを低減することが可能であり、競合するメモリ及び/又はスイッチングデバイス技術を上回る他の利点を提供することができる。 In certain embodiments, a CEM device manufactured by the above method has a "born on property" in which the device exhibits a relatively low impedance (relatively high conductivity) immediately after the device is made. ) Can be shown. Thus, if the CEM device is integrated into a larger electronics environment, for example in the desired activation, the relatively low voltage applied to the CEM device will be CEM, as shown by region 104 in FIG. 1A. It can allow relatively high current flow through the device. For example, as described herein above, in at least one possible embodiment, for example, a V reset can occur at a voltage in the range of approximately 0.1V to 1.0V and a V set can be from 1.0V. It can occur at voltages in the range of 2.0V. Thus, for example, a storage circuit can write to, for example, a CERAM storage device, read from a CERAM storage device, or change the state of a CERAM switch with an electrical switching voltage operating in the range of approximately 2.0 V or less. In a plurality of embodiments, such relatively low voltage operation can reduce complexity and cost and may provide other advantages over competing memory and / or switching device technologies. can.

図2は、導電性材料の間に形成された遷移金属酸化物フィルム中のフィラメントを含むスイッチングデバイスの一実施形態の説明図である。例えば導電性基材210等の導電性基材は、例えばCERAMスイッチングデバイスにおける使用任意の他の種類のCEMを主体としたデバイスにおける使用を目的として、複数の層として製作された、窒化チタン(TiN)等のチタンを主体とした基材及び/又はチタン含有基材を含んでいてもよい。他の実施形態において、導電性基材210は、窒化チタン、白金、チタン、銅、アルミニウム、コバルト、ニッケル、タングステン、窒化タングステン、ケイ化コバルト、酸化ルテニウム、クロム、金、パラジウム、酸化インジウムスズ、タンタル、銀、イリジウム又はこれらの任意の組合せ等の他の種類の導電性材料を含んでいてもよい。他の実施形態において、導電性基材210は、CERAMデバイスにおける使用又は任意の他の種類のCEMを主体としたデバイスにおける使用を目的として、複数の層として形成された、窒化タンタル(TaN)等のタンタルを主体とした材料及び/又はタンタル含有材料を含んでいてもよく、特許請求された主題は、この点に関して限定されない。複数の実施形態において、TaN基材は、例えばペンタキスジメチルアミドタンタル(PDMAT)等の前駆物質を利用して形成され得る。 FIG. 2 is an explanatory diagram of an embodiment of a switching device including filaments in a transition metal oxide film formed between conductive materials. For example, the conductive substrate such as the conductive substrate 210 is made of titanium nitride (TiN) manufactured as a plurality of layers for the purpose of use in a device mainly composed of CEM of any other kind for use in a CERAM switching device, for example. ) And the like, which are mainly composed of titanium and / or may contain a titanium-containing substrate. In another embodiment, the conductive substrate 210 is a titanium nitride, platinum, titanium, copper, aluminum, cobalt, nickel, tungsten, tungsten nitride, cobalt silicate, ruthenium oxide, chromium, gold, palladium, indium tin oxide, Other types of conductive materials such as tantalum, silver, iridium or any combination thereof may be included. In another embodiment, the conductive substrate 210 is formed as multiple layers, such as tantalum nitride (TaN), for use in CERAM devices or in any other type of CEM-based device. The tantalum-based material and / or the tantalum-containing material may be included, and the claimed subject matter is not limited in this respect. In a plurality of embodiments, the TaN substrate can be formed utilizing a precursor such as, for example, pentakisdimethylamide tantalum (PDMAT).

他の実施形態において、導電性基材210は、例えばCERAMデバイス又は他の種類のCEMを主体としたデバイスにおける使用を目的として、複数の層として形成された、窒化タングステン(WN)等のタングステンを主体とした材料及び/又はタングステン含有材料を含んでいてもよい。複数の実施形態において、WN基材は、例えばタングステンヘキサカルボニル(W(CO))及び/又はシクロペンタジエニルタングステン(II)トリカルボニルヒドリド等の前駆物質を利用して形成され得る。別の実施形態において、WN基材は、例えばトリアミンタングステントリカルボニル((NHW(CO))及び/又はタングステンペンタカルボニルメチルブチルイソニトリル(W(CO)(C11NC))を利用して形成され得る。導電性上張り240は、例えば導電性基材210を構成する材料に類似した1種又は複数の材料を含んでいてもよいし、又は全く異なる材料を含んでいてもよく、特許請求された主題は、この点に関して限定されない。 In another embodiment, the conductive substrate 210 comprises tungsten, such as tungsten nitride (WN), formed as a plurality of layers for use in, for example, CERAM devices or other types of CEM-based devices. It may contain a main material and / or a tungsten-containing material. In multiple embodiments, the WN substrate can be formed utilizing precursors such as, for example, Tungsten Hexacarbonyl (W (CO) 6 ) and / or Cyclopentadienyl Tungsten (II) Tricarbonyl Hydride. In another embodiment, the WN substrate is, for example, triamine tungstentricarbonyl ((NH 3 ) 3 W (CO) 3 ) and / or tungsten pentacarbonylmethylbutylisonitrile (W (CO) 5 (C 5 H 11 NC)). ) Can be formed. The conductive overlay 240 may contain, for example, one or more materials similar to the materials constituting the conductive substrate 210, or may contain completely different materials, and the claimed subject matter. Is not limited in this regard.

特定の実施形態において、特定の範囲内の電圧の印加に応答して、フィラメント230は、導電性基材210と導電性上張り240との間に形成し得る。特定の実施形態において、フィラメントは、導電性基材210と導電性上張り240との間にある抵抗が低い結晶性経路に相当し得る。上記のように、フィラメント形成は、例えば遷移金属酸化物フィルムが酸化された状態になり得る、1種又は複数のナノイオニクスによる酸化還元(レドックス)反応を含んでいてもよい。他の実施形態において、フィラメント形成は、空格子点-イオン拡散プロセスを利用するイオン輸送によってもたらすことができる。 In certain embodiments, the filament 230 may form between the conductive substrate 210 and the conductive overlay 240 in response to the application of a voltage within a particular range. In certain embodiments, the filament may correspond to a low resistance crystalline path between the conductive substrate 210 and the conductive overlay 240. As mentioned above, filament formation may include, for example, a redox reaction by one or more nanoionics that can result in an oxidized state of the transition metal oxide film. In other embodiments, filament formation can be brought about by ion transport utilizing an empty lattice point-ion diffusion process.

しかしながら、遷移金属酸化物フィルム220中におけるフィラメント230の形成により、デバイスは、例えばおよそ3.0V以下の範囲の電圧レベルの印加に応答してスイッチング動作を実施することができるが、フィラメント形成により、スイッチングデバイスが量子力学的相関電子現象に応じて動作することを不可能にし、又は妨害することができる。例えば、フィラメント形成は、遷移金属酸化物フィルムから構築されたデバイス中における寄生電荷の蓄積を可能にし得、これにより、寄生デバイスのキャパシタンスを増大させることができる。したがって、寄生キャパシタンスの増大に伴って、高周波におけるCEMデバイスの動作が損なわれる可能性がある。 However, by forming the filament 230 in the transition metal oxide film 220, the device can perform a switching operation in response to an application of a voltage level, eg, in the range of approximately 3.0 V or less, but by filament formation. Switching devices can be disabled or interfered with in response to quantum mechanically correlated electronic phenomena. For example, filament formation can allow the accumulation of parasitic charges in devices constructed from transition metal oxide films, which can increase the capacitance of parasitic devices. Therefore, as the parasitic capacitance increases, the operation of the CEM device at high frequencies may be impaired.

したがって、特定の実施形態において、導電性基材210と導電性上張り240との間に流れる電流のための低インピーダンスで低キャパシタンスの経路を可能にするように、導電性フィラメントの形成を低減又は排除することが有利であり得る。例えば遷移金属酸化物から形成されたCEMデバイス中におけるフィラメント形成の回避により、CEMデバイスの「生得的」特性を保存することもでき、「生得的」特性は、デバイスの製作に応答して、相対的に低いインピーダンス(相対的に高い導電性)を示す、CEMデバイスの能力を指す。 Thus, in certain embodiments, the formation of conductive filaments is reduced or reduced to allow a low impedance, low capacitance path for the current flowing between the conductive substrate 210 and the conductive overlay 240. It can be advantageous to eliminate. By avoiding filament formation, for example in a CEM device formed from a transition metal oxide, the "innate" properties of the CEM device can also be preserved, and the "innate" properties are relative in response to device fabrication. Refers to the ability of a CEM device to exhibit relatively low impedance (relatively high conductivity).

図3A~図3Dは、一実施形態によるCEM中における金属-カルボニル分子のσ結合及びπ結合を介した電子供与及び逆供与を図示する説明図である。上記のように、例えばインピーダンスが低い状態からインピーダンスが高い状態への変化等のCEMデバイスのインピーダンス状態の変化は、配位子及びNi等の金属原子を終点及び起点とした電子の供与又は逆供与によってもたらすことができる。図3A~図3Dに関して記述されたような特定の実施形態において、配位子分子から金属原子からの方向等の第1の方向に向かって起きる電子供与が、NiO:COを含むCEM中の例えばカルボニル配位子のより高い(又は最も高い)占有分子軌道を含み得る、σ結合によって達成することができる。金属原子から配位子分子からの方向等の第2の方向に向かって起きる電子逆供与は、例えばカルボニル配位子の最低空分子軌道に相当し得る、π結合によって達成することができる。 3A-3D are explanatory views illustrating electron donation and back donation via sigma and pi bonds of a metal-carbonyl molecule in a CEM according to one embodiment. As described above, a change in the impedance state of a CEM device, such as a change from a low impedance state to a high impedance state, causes donation or back donation of electrons starting from a metal atom such as a ligand and Ni. Can be brought about by. In certain embodiments as described with respect to FIGS. 3A-3D, electron donations that occur in a first direction, such as from a ligand molecule to a metal atom, occur, for example, in a CEM containing NiO: CO. It can be achieved by sigma bonds, which may contain the higher (or highest) occupied molecular orbitals of the carbonyl ligand. Electron backbonding that occurs in a second direction, such as from a metal atom to a ligand molecule, can be achieved by a π bond, which may correspond, for example, to the lowest empty molecular orbital of the carbonyl ligand.

電子供与又は逆供与を説明するために、実施形態300(図3A)は、少なくとも特定の実施形態において、酸化ニッケル(NiO)を含むCEM等のCEMの置換型配位子として機能して、例えばNiO:COを形成することができる、カルボニル(CO)分子を表している。図3Aの実施形態において、σ結合310は、1個又は複数の電子が、CO配位子から例えばNiO等のCEMの金属イオンへの方向に向かって移動することを可能にする、結合性電子軌道を表し得る。実施形態320(図3B)において、π結合322及び324は、例えばCO配位子の最低空分子軌道を表す半結合性軌道を含む。CO配位子に関する特定の場合において、π結合322及び324は、例えばNi等の金属原子の「d」軌道から電子を受容することができる。特定の場合において、電子逆供与性材料は、カルボニル(CO)、ニトロシル(NO)、イソシアニド(RNC。式中、Rが、H、C~Cアルキル又はC~C10アリールである。)、アルケン(例えば、エテン)、アルキン(例えば、エチン)又はトリアルキルホスフィン若しくはトリアリールホスフィン(RP。式中、Rが、C~Cアルキル又はC~C10アリールである。)等のホスフィン等、π逆結合性配位子である。 To illustrate electron donation or back donation, embodiment 300 (FIG. 3A) serves, for example, as a substituted ligand for a CEM such as a CEM containing nickel oxide (NiO), at least in certain embodiments. NiO: Represents a carbonyl (CO) molecule capable of forming CO. In the embodiment of FIG. 3A, the sigma bond 310 allows one or more electrons to move from the CO ligand towards the metal ion of the CEM, eg NiO, the binding electron. Can represent an orbit. In embodiment 320 (FIG. 3B), the π-bonding 322 and 324 include, for example, a semi-bonding orbital representing the lowest empty molecular orbital of a CO ligand. In certain cases with respect to CO ligands, the π bonds 322 and 324 can accept electrons from the "d" orbital of a metal atom such as Ni. In certain cases, the electron back-donating material is a carbonyl (CO), nitrosyl (NO), isocyanide (RNC. In the formula, R is H, C 1-1 to C 6 alkyl or C 6 to C 10 aryl. ), Alkene (eg, ethene), alkyne (eg, ethine ) or trialkylphosphine or triarylphosphine ( R3P . In the formula , R is C1 to C6 alkyl or C6 to C10aryl . ) Etc., π back-bonding ligand.

実施形態340(図3C)において、例えばNiO:COを含むCEM中にあるNiを含み得る金属原子は、カルボニル配位子のσ結合から電子を受容するものとして示されている。一実施形態において、カルボニル配位子のσ結合から受容した電子は、例えばNi原子の「d」軌道を補うことができ、これにより、原子を2+の酸化状態(例えば、ある材料中のNi2+。NiO:CO又はNiO:NH等)に変えることができる。したがって、CEMデバイスを相対的に導電性の状態に遷移させるための電子供与は、下記の式(7)
Ni1++Ni3+ → 2Ni2+ (7)
に実質的に従って要約することができる。
In embodiment 340 (FIG. 3C), metal atoms that may contain Ni, for example in a CEM containing NiO: CO, are shown as accepting electrons from the sigma bond of the carbonyl ligand. In one embodiment, the electrons received from the sigma bond of the carbonyl ligand can, for example, supplement the "d" orbital of the Ni atom, which causes the atom to be in a 2+ oxidized state (eg, Ni 2+ in a material). It can be changed to NiO: CO or NiO: NH 3 etc.). Therefore, the electron donation for transitioning the CEM device to a relatively conductive state is given by the following equation (7).
Ni 1+ + Ni 3+ → 2Ni 2+ (7)
Can be summarized substantially according to.

実施形態360(図3D)において、例えばNiO:COを含むCEM中にあるNiを含み得る金属原子は、Ni原子(図3C及び図3DにおいてMによって表されている)の「d」軌道335及び337から電子が逆供与される、逆供与プロセスを逆転させるものとして示されている。NiO:CO錯体に関する特定の場合において、図3Dに提示のように、「d」軌道からの電子は、CO分子のより低い(又は最低)空分子軌道(π結合)に供与される。本明細書において式(4)に関して記述されたように、逆供与は、不均化を起こすことができ、不均化は、(式(4)と同一である)式(8)
2Ni2+ → Ni1++Ni3+ (8)
に実質的に従った同時の酸化及び還元を含んでいてもよい。
In embodiment 360 (FIG. 3D), metal atoms that may contain Ni, for example in a CEM containing NiO: CO, are the "d" orbitals 335 and the Ni atom (represented by M in FIGS. 3C and 3D). Electrons are back-donated from 337 and are shown as reversing the back-donation process. In certain cases with respect to the NiO: CO complex, as shown in FIG. 3D, electrons from the "d" orbital are donated to the lower (or lowest) empty molecular orbital (π bond) of the CO molecule. As described herein with respect to equation (4), backbonding can cause disproportionation, which is (same as equation (4)) equation (8).
2Ni 2+ → Ni 1+ + Ni 3+ (8)
May include simultaneous oxidation and reduction according substantially to.

上記の場合、このような不均化は、CEMデバイスの動作中に、例えば相対的にインピーダンスが高い状態をもたらすことができる、式(8)に示されたNi1++Ni3+としてのニッケルイオンの形成を指す。 In the above case, such disproportionation can result in, for example, a relatively high impedance state during operation of the CEM device, of the nickel ions as Ni 1+ + Ni 3+ represented by equation (8). Refers to formation.

図3Eは、図3A~図3Dのカルボニル分子によって補填され得る、一実施形態による相関電子材料中の酸素空格子点の形態の欠陥を含む代表的なNiO錯体380を示している。特定の実施形態において、NiO錯体385は、Ni原子390及び391の配位圏を表し得る。上記のように、酸素空格子点395を含み得るこのような欠陥は、CEM材料中において、電子供与及び逆供与の劣化を起こし得る。今度は、CEM材料中における電子供与及び逆供与の劣化は、CEMを主体としたデバイスの導電性を低下させ、CEMを主体としたデバイス中における電化貯蔵の増大(これは、寄生キャパシタンスを増大させ、この結果、高周波スイッチング性能を低下させ得る。)を起こし得、及び/又はCEMを主体としたデバイスの他の性能的態様に影響し得るが、特許請求された主題は、この点に関して限定されない。 FIG. 3E shows a representative NiO complex 380 containing a defect in the form of oxygen empty lattice points in a correlated electronic material according to one embodiment that can be supplemented by the carbonyl molecules of FIGS. 3A-3D. In certain embodiments, the NiO complex 385 may represent the coordination sphere of Ni atoms 390 and 391. As mentioned above, such defects that may include oxygen empty lattice points 395 can cause degradation of electron donation and back donation in the CEM material. Deterioration of electron donation and back donation in the CEM material, in turn, reduces the conductivity of the CEM-based device and increases the electrified storage in the CEM-based device, which increases the parasitic capacitance. , This can result in reduced high frequency switching performance) and / or affect other performance aspects of CEM-based devices, but the claimed subject matter is not limited in this regard. ..

したがって、図3Eの実施形態において、例えば酸素空格子点395等のNiO錯体385中の欠陥は、酸素空格子点395を充填できる置換型配位子として動作し得る、CO配位子397又はNH配位子398によって補填することができる。CO配位子397又はNH配位子398は例えば、NiOを含むCEMフィルムが、チャンバ内において、例えばおよそ100℃~800℃の範囲の温度で気体状CO(又は気体状NH)に曝露される、アニーリング工程を利用してCEMフィルムに導入することができる。特定の実施形態において、例えばCO配位子397及びNH配位子398等の置換型配位子は、配位圏の局所的な電気陰性度を調節するように動作し得、これにより、電子供与又は逆供与を促進することができる。したがって、例えばCO配位子397及びNH配位子398等の置換型配位子の存在は、CEMを形成する配位圏中における欠陥の濃度を低減するように動作し得る。複数の実施形態において、電子供与又は逆供与の促進によって、CEMを形成する配位圏中における欠陥の濃度を低減することにより、導電性を増大させ、キャパシタンスを減少させ、及び/又はCEMを主体としたデバイスの更なる性能向上をもたらすことができる。更に、電子供与又は逆供与の促進によって、導電性フィラメントが遷移金属酸化物フィルム中に形成し得るナノイオニクスによるフィラメントの形成が阻害されて、発生しなくなる可能性がある。 Thus, in the embodiment of FIG. 3E, a defect in the NiO complex 385, such as, for example, oxygen empty lattice point 395, can act as a substituted ligand capable of filling the oxygen empty lattice point 395, CO ligand 397 or NH. It can be supplemented by 3 ligands 398. The CO ligand 397 or NH 3 ligand 398, for example, a CEM film containing NiO exposed to gaseous CO (or gaseous NH 3 ) in a chamber, eg, at a temperature in the range of approximately 100 ° C to 800 ° C. It can be introduced into the CEM film by utilizing the annealing process. In certain embodiments, substituted ligands such as, for example, CO ligand 397 and NH 3 ligand 398, can act to regulate the local electrical negativeness of the coordination sphere, thereby It can promote electron donation or back donation. Thus, the presence of substituted ligands such as, for example, CO ligand 397 and NH 3 ligand 398, can act to reduce the concentration of defects in the coordination sphere forming the CEM. In multiple embodiments, by facilitating electron donation or back donation, by reducing the concentration of defects in the coordination sphere forming the CEM, the conductivity is increased, the capacitance is reduced, and / or the CEM is predominant. It is possible to bring about further performance improvement of the device. Furthermore, the promotion of electron donation or back donation may inhibit the formation of filaments by nanoionics, which may form conductive filaments in the transition metal oxide film, and may not occur.

図4A及び図4Bは、支配的な配位子としての酸素を含む一実施形態によるニッケルを主体としたCEMにおける、状態密度に対比させたエネルギーを図示するグラフである。実施形態400(図4A)において、上側Hubbardバンドと呼ばれることもある空いた伝導帯410は、フェルミ準位よりごくわずかに上に存在する。下側Hubbardバンドと呼ばれることもある価電子帯420は、フェルミ準位よりわずかに下に存在する。例えばCEMの伝導帯と価電子帯との間で電子が比較的容易に移動できることを指し示している、図4Aの状態密度に対比させたエネルギーのグラフは、導電性状態(例えば、金属状態)で動作し得るCEMに対応する。特定の例において、図4Aの状態密度に対比させたエネルギーのグラフは、電子供与又は逆供与が頻繁である、インピーダンスが低い(導電性の)状態に対応し得る。置換型配位子(NiO:CO及びNiO:NH)としてカルボニル及び/又はアンモニアを利用する、NiO等のNiを含むCEMを主体とした材料の例に関しては、図4Aの状態密度に対比させたエネルギーのグラフは、Ni原子の「3d」軌道が、8個の電子を含み、Niが、2+の酸化数を含む、条件を指し示すことができる。この関係は、下記の式(9)
2Ni2+ => 3d+3d (9)
に要約することができる。
4A and 4B are graphs illustrating the energy relative to the density of states in a nickel-based CEM according to one embodiment containing oxygen as the dominant ligand. In embodiment 400 (FIG. 4A), the vacant conduction band 410, sometimes referred to as the upper Hubbard band, is located just above the Fermi level. The valence band 420, sometimes referred to as the lower Hubbard band, is slightly below the Fermi level. For example, the energy graph relative to the density of states in FIG. 4A, which indicates that electrons can move relatively easily between the conduction band and the valence band of the CEM, is in the conductive state (eg, the metallic state). Corresponds to a working CEM. In a particular example, the energy graph relative to the density of states in FIG. 4A may correspond to a low impedance (conductive) state where electron donation or back donation is frequent. Examples of Ni-containing CEM-based materials such as NiO that utilize carbonyl and / or ammonia as substituted ligands (NiO: CO and NiO: NH 3 ) are compared to the state densities in FIG. 4A. The energy graph can indicate the condition that the "3d" orbital of the Ni atom contains 8 electrons and Ni contains a 2+ oxidation number. This relationship is related to the following equation (9).
2Ni 2+ => 3d 8 + 3d 8 (9)
Can be summarized in.

更に、特定の実施形態において、NiOは、図4Aにおいて価電子帯420の方向等の下方にフェルミ準位を突き動かすように動作し得る、P型CEMデバイスとして動作することができる。この点に関して、本明細書において言及された「P型ドープCEM」は、CEMがインピーダンスが低い状態で動作した場合において、無ドープのCEMに比べて増大した導電性を示す特定の分子ドーパントを含む、第1の種類のCEMを意味する。CO及びNH等の置換型配位子の導入は、NiO型CEMのP型的な性質を向上するように動作し得る。したがって、少なくとも特定の実施形態において、CEMのP型動作に関する一属性は、CEM中におけるP型ドーパントの原子濃度の制御によって、インピーダンスが低い状態で動作するCEMの導電性を調整又は個別修正する能力を含んでいてもよい。特定の実施形態において、P型ドーパントの原子濃度の増大により、CEMの導電性を増大させることができるが、特許請求された主題は、この点に関して限定されない。 Further, in certain embodiments, NiO can operate as a P-type CEM device that can act to push the Fermi level downwards, such as in the direction of the valence band 420, in FIG. 4A. In this regard, the "P-type doped CEM" referred to herein comprises a particular molecular dopant that exhibits increased conductivity compared to a non-doped CEM when the CEM operates at low impedance. , Means the first type of CEM. The introduction of substituted ligands such as CO and NH 3 can work to improve the P-type properties of NiO-type CEMs. Therefore, at least in certain embodiments, one attribute of the P-type operation of the CEM is the ability to adjust or individually modify the conductivity of the CEM operating at low impedance by controlling the atomic concentration of the P-type dopant in the CEM. May include. In certain embodiments, increasing the atomic concentration of the P-type dopant can increase the conductivity of the CEM, but the claimed subject matter is not limited in this regard.

実施形態450(図4B)において、特定の実施形態においてイオン化エネルギーと電子親和力との差を表し得るバンド分裂ポテンシャル(U)は、価電子帯470から伝導帯460を分離している。したがって、CEMの伝導帯と価電子帯との間で動作しないように電子が制限され得ることを指し示している、図4Bの状態密度に対比させたエネルギーのグラフは、絶縁性の(インピーダンスが高い)状態で動作し得るCEMに対応する。置換型配位子(NiO:CO及びNiO:NH)としてカルボニル及び/又はアンモニアを利用する、NiO等のNiを含むCEMを主体とした材料の例に関しては、図4Aの状態密度に対比させたエネルギーのグラフは、Ni原子の第1の「3d」軌道が、7個の電子を含むが、Niの第2の「3d」軌道が、9個の電子を含む、条件を指し示すことができる。この例において、図3EにおけるNiO錯体385等の配位圏の隣接するNi原子の酸化数は、例えばNi1+及びNi3+等、互いに対して均等でないこともあり得、Niは、2+の酸化数を含み得る。この関係は、下記の式(10)
Ni1++Ni3+ => 3d+3d (10)
に要約することができる。
In embodiment 450 (FIG. 4B), the band splitting potential (U), which can represent the difference between ionization energy and electron affinity in a particular embodiment, separates the conduction band 460 from the valence band 470. Therefore, the energy graph relative to the density of states in FIG. 4B indicates that the electrons can be restricted so that they do not operate between the conduction band and the valence band of the CEM. ) Corresponds to the CEM that can operate in the state. An example of a CEM-based material containing Ni, such as NiO, which utilizes carbonyl and / or ammonia as a substituted ligand (NiO: CO and NiO: NH 3 ), is compared to the state density in FIG. 4A. The energy graph can indicate the condition that the first "3d" orbital of the Ni atom contains 7 electrons, while the second "3d" orbital of Ni contains 9 electrons. .. In this example, the oxidation numbers of adjacent Ni atoms in the coordination sphere, such as the NiO complex 385 in FIG. 3E, may be non-uniform with respect to each other, such as Ni 1+ and Ni 3+ , where Ni is the oxidation number of 2+. May include. This relationship is related to the following equation (10).
Ni 1+ + Ni 3+ => 3d 7 + 3d 9 (10)
Can be summarized in.

図5は、相関電子材料を製作するための方法の一実施形態500の流れ図である。図5及び本明細書に記載の他の図面において記述されたような例示的な実装形態は、提示及び記述されたもの以外のブロック、より少ないブロック、又は、特定され得るものと異なる順番で生じたブロック、又は、これらの任意の組合せを含んでいてもよい。図5の方法は、ブロック510において開始してもよく、ブロック510は、チャンバ内において、CEMの1つ又は複数の層を基材上に形成する工程を含んでいてもよい。CEMの1つ又は複数の層は、遷移金属及び支配的な配位子から形成され得る。CEMの1つ又は複数の層は、CEMを形成する配位圏中にある濃度の欠陥を有し得る。図5の方法は、ブロック520において留まってもよく、ブロック520は、置換型配位子を含む分子ドーパントにCEMの1つ又は複数の層を曝露して、P型CEMを形成する工程を含んでいてもよい。置換型配位子は、CEMを形成する配位圏中における欠陥の濃度をするように動作し得るが、配位圏中における欠陥の濃度の低減は、CEMの1つ又は複数の層中における導電性フィラメント形成を阻害する。 FIG. 5 is a flow chart of Embodiment 500 of the method for manufacturing correlated electronic materials. Exemplary implementations as described in FIG. 5 and the other drawings described herein occur in a different order than those presented and described, blocks other than those presented and described, fewer blocks, or those that may be identified. Blocks, or any combination thereof may be included. The method of FIG. 5 may be initiated in block 510, which may include the step of forming one or more layers of CEM on the substrate in the chamber. One or more layers of CEM can be formed from transition metals and dominant ligands. One or more layers of the CEM may have concentration defects in the coordination sphere that form the CEM. The method of FIG. 5 may remain in block 520, which comprises exposing one or more layers of the CEM to a molecular dopant containing a substituted ligand to form a P-type CEM. You may be. Substituted ligands can act to concentrate the defects in the coordination sphere that form the CEM, but reducing the concentration of defects in the coordination sphere is in one or more layers of the CEM. Inhibits the formation of conductive filaments.

本明細書において上記のように、カルボニル(CO)等の分子ドーパントは、式(5)に実質的に従って式(4)の不均化反応及び式(4)の不均化反応の逆転を起こすように、CEMデバイスの動作中における電子の共有を可能にし得る。したがって、分子ドーパントとしてカルボニルを使用したとき、図6Aは、一実施形態601による相関電子デバイス材料を製作するための方法の流れ図である。例えば図6A、図6B及び図6Cにおいて記述されたような例示的な実装形態は、提示及び記述されたもの以外のブロック、より少ないブロック、又は、特定され得るものと異なる順番で生じたブロック、又は、これらの任意の組合せを含んでいてもよい。一実施形態において、方法は、例えば、ブロック610、630及び650を含んでいてもよい。図6Aの方法は、本明細書において上述された原子層堆積に関する概略的な記述に従ってもよい。図6Aの方法は、ブロック610において開始してもよく、ブロック610は、加熱されたチャンバ内において、例えば気体状態の第1の前駆物質(例えば、「AX」)に基材を曝露する工程を含んでいてもよく、第1の前駆物質が、遷移金属酸化物、遷移金属、遷移金属化合物又はこれらの任意の組合せ及び第1の配位子を含む。一例において、ブロック610において述べられたように、ニッケルシクロペンタジエニル(Ni(Cp))が利用されてもよく、式中、Niが、遷移金属を表し、Cpが、シクロペンタジエニル配位子を表す。該方法は、ブロック620において留まってもよく、ブロック620は、不活性気体若しくは排気又はその組合せの使用によって、前駆物質AX及びAXの副生成物を除去する工程を含んでいてもよい。該方法は、ブロック630において留まってもよく、ブロック630は、気体状態の第2の前駆物質(例えば、BY)に基材を曝露する工程を含んでいてもよく、第2の前駆物質は、CEMデバイスのフィルムの第1層を形成するように酸化物を含む。該方法は、ブロック640において留まってもよく、ブロック640は、不活性気体若しくは排気又は組合せの使用によって、前駆物質BY及びBYの副生成物を除去する工程を含んでいてもよい。該方法は、ブロック650において留まってもよく、ブロック650は、相関電子材料が、少なくとも5.0:1.0である第1のインピーダンス状態の第2のインピーダンス状態に対する比を示すことが可能になり得るまで、フィルムの更なる層を形成するような中間パージ及び/又は排気工程を用いて、第1の前駆物質及び第2の前駆物質に基材を曝露する工程を繰り返す工程を含んでいてもよい。 As described above in the present specification, a molecular dopant such as carbonyl (CO) causes a disproportionation reaction of the formula (4) and a reversal of the disproportionation reaction of the formula (4) substantially according to the formula (5). As such, it may enable electron sharing during operation of the CEM device. Therefore, when carbonyl is used as the molecular dopant, FIG. 6A is a flow chart of a method for making a correlated electronic device material according to one embodiment 601. Illustrative implementations, such as those described in FIGS. 6A, 6B and 6C, are blocks other than those presented and described, fewer blocks, or blocks that occur in a different order than can be identified. Alternatively, any combination thereof may be included. In one embodiment, the method may include, for example, blocks 610, 630 and 650. The method of FIG. 6A may follow the schematic description of atomic layer deposition described above herein. The method of FIG. 6A may be initiated in block 610, wherein the block 610 exposes the substrate to, for example, a first precursor in a gaseous state (eg, "AX") in a heated chamber. The first precursor may include a transition metal oxide, a transition metal, a transition metal compound or any combination thereof and a first ligand. In one example, as described in block 610, nickel cyclopentadienyl (Ni (Cp) 2 ) may be utilized, where Ni represents the transition metal and Cp represents the cyclopentadienyl configuration. Represents a rank. The method may remain in block 620, which may include the step of removing precursors AX and by-products of AX by the use of inert gas or exhaust or a combination thereof. The method may remain in block 630, which may include the step of exposing the substrate to a second precursor in gaseous state (eg, BY), where the second precursor is. It contains oxides to form the first layer of film for CEM devices. The method may remain in block 640, which may include the step of removing the precursor BY and by-products of BY by the use of an inert gas or exhaust or combination. The method may remain in block 650, which allows the correlated electronic material to show the ratio of the first impedance state to the second impedance state, which is at least 5.0: 1.0. It comprises repeating the steps of exposing the substrate to the first and second precursors using an intermediate purge and / or exhaust step that forms an additional layer of film until possible. May be good.

図6Bは、一実施形態602による相関電子デバイス材料を製作するための方法の流れ図である。図6Bの方法は、化学気相堆積若しくはCVD又はプラズマ促進式CVD等のCVDの変更形態に関する概略的な記述に従ってもよい。図6Bでは、ブロック660等において、基材は、CEMに対応するABの形成を促進するような圧力及び温度の条件下において、前駆物質AXとBYとに同時に曝露されてもよい。直流プラズマ若しくはリモートプラズマの施用、前駆物質を部分的に分解させるためのホットワイヤの使用、又は、CVDの形態の例である反応を促進するためのレーザー等、更なる手法を利用して、CEMの形成をもたらしてもよい。CVDフィルムプロセス及び/又は変更形態は、例えば相関電子材料が適切な厚さを有し、少なくとも5.0:1.0である第1のインピーダンス状態の第2のインピーダンス状態に対する比等の電気的特性等の適切な特性を示すようになるまで、CVDの当業者が決定できる条件下においてある持続期間にわたり得る。 FIG. 6B is a flow chart of a method for manufacturing a correlated electronic device material according to the embodiment 602. The method of FIG. 6B may follow a schematic description of a modified form of CVD such as chemical vapor deposition or CVD or plasma accelerated CVD. In FIG. 6B, in block 660 and the like, the substrate may be simultaneously exposed to the precursors AX and BY under pressure and temperature conditions that promote the formation of AB corresponding to CEM. Using further techniques such as applying DC plasma or remote plasma, using hot wires to partially decompose precursors, or lasers to accelerate reactions, which is an example of the form of CVD, CEM May result in the formation of. The CVD film process and / or modified form is electrical, for example, the ratio of the first impedance state to the second impedance state, where the correlated electron material has the appropriate thickness and is at least 5.0: 1.0. It can be obtained over a period of time under conditions determinable by one of ordinary skill in CVD until it exhibits suitable properties, such as properties.

図6Cは、一実施形態603による相関電子デバイス材料を製作するための方法の流れ図である。図6Cの方法は、物理気相堆積若しくはPVD若しくはスパッタ気相堆積又はこれらの方法及び/若しくは関連の方法の変更形態に関する概略的な記述に従ってもよい。図6Cにおいて、ブロック671において、基材は、チャンバ内において、例えば、材料ABを含むCEMの形成を促進するような温度及び圧力である特定の条件下で「視線」を有する前駆物質の衝突流に曝露されてもよい。前駆物質の供給源は例えば、別々の「ターゲット」からのAB又はA及びBであってよく、堆積は、物理的に若しくは熱的に又は他の手段により、材料A若しくはB若しくはABから構成されるターゲットから取り出されており(スパッタリングされており)、基材の「視線」に含まれる、原子又は分子の流れを使用して達成される。一実装形態において、プロセスチャンバが利用されてもよく、プロセスチャンバ内の圧力は、より低い閾値又は閾値より低い圧力値に近似し、この結果、原子若しくは分子又はA若しくはB若しくはABの平均自由行程が、およそターゲットから基材への距離になる又はこの距離より長くなる圧力値等、十分に低い値を含む。AB(又はA又はB)又は両方の流れは、反応チャンバ圧力、基材の温度並びにPVD及びスパッタデポジションの当業者によって制御される他の特性の条件によって、ABを基材上に形成するように一緒になり得る。PVD又はスパッタデポジションの他の実施形態において、周囲環境は、BY等の供給源であってもよいし、又は例えば、炭素又はCO、例えば共スパッタリングされた炭素をドープされたNiOを形成するためのスパッタリングされたニッケルの反応を目的とした、周囲Oであってもよい。PVDフィルム及びPVDフィルムの変更形態は、少なくとも5.0:1.0である第1のインピーダンス状態の第2のインピーダンス状態に対する比を示すことができる厚さ及び特性の相関電子材料が堆積されるまで、PVDの当業者が決定できる条件下において、必要なある時間にわたって継続し得る。 FIG. 6C is a flow chart of a method for manufacturing a correlated electronic device material according to the embodiment 603. The method of FIG. 6C may follow a schematic description of physical vapor deposition or PVD or sputtered vapor deposition or modifications of these methods and / or related methods. In FIG. 6C, in block 671, the substrate is an impact flow of precursor having a "line of sight" in the chamber, for example, under certain conditions of temperature and pressure that facilitates the formation of a CEM containing material AB. May be exposed to. The source of the precursor may be, for example, AB or A and B from separate "targets", and the deposit is composed of material A or B or AB, either physically or thermally or by other means. It is taken from a target (sputtered) and achieved using the flow of atoms or molecules contained in the "line of sight" of the substrate. In one implementation, a process chamber may be utilized and the pressure in the process chamber approximates a lower threshold or a pressure value below the threshold, resulting in an atom or molecule or the mean free path of A or B or AB. Includes sufficiently low values, such as pressure values that are approximately the distance from the target to the substrate or longer than this distance. AB (or A or B) or both flows so as to form AB on the substrate under conditions of reaction chamber pressure, substrate temperature and other properties controlled by those skilled in the art of PVD and sputter deposition. Can be together. In other embodiments of PVD or sputter deposition, the ambient environment may be a source such as BY, or to form, for example, carbon or CO, eg, co-sputtered carbon-doped NiO. Peripheral O 2 may be used for the purpose of reacting the sputtered nickel. The PVD film and the modified form of the PVD film are deposited with a thickness and characteristic correlated electronic material that can show the ratio of the first impedance state to the second impedance state, which is at least 5.0: 1.0. Until, under conditions determinable by those skilled in the art of PVD, it may continue for the required time.

この方法は、ブロック672において留まってもよく、少なくとも一部の実施形態において、ニッケル等の金属は、ターゲットからスパッタリングすることができ、遷移金属酸化物は、後続の酸化プロセスにおいて形成され得る。この方法は、ブロック673において留まってもよく、少なくとも一部の実施形態において、金属又は金属酸化物は、かなりの部分の酸素と一緒にした又は一緒にしていない気体状炭素を含むチャンバ内において、スパッタリングすることができる。 This method may remain in block 672, and in at least some embodiments, metals such as nickel can be sputtered from the target and transition metal oxides can be formed in subsequent oxidation processes. This method may remain in block 673, and in at least some embodiments, the metal or metal oxide is in a chamber containing gaseous carbon with or without a significant portion of oxygen. Can be sputtered.

図6Aのブロック610に関して上述したように、Ni(Cp)は、CEMフィルムの形成において利用される遷移金属及び配位子の可能な一例として指し示されている。したがって、図7は、一実施形態による相関電子材料デバイスの製作において利用される気体形態の例示的な前駆物質として機能し得る、ビス(シクロペンタジエニル)分子(Ni(C)の図を提供している。複数の実施形態において、Ni(Cは、一実施形態700による相関電子材料の製作において利用される、気体形態の前駆物質として機能し得る。図7に提示のように、ニッケルジ(シクロペンタジエニル)分子の中心の近くにあるニッケル原子は、Ni2+イオンを形成するように、+2のイオン化状態に変えられている。図7の例示的な分子において、更なる電子が、ニッケルジ(シクロペンタジエニル) (Ni(Cp))分子のシクロペンタジエニル(Cp)部分にある左上及び右下のCH部位に存在する。図7は、2つの五角形状のシクロペンタジエニル配位子に結合したニッケルを示す、略記を更に図示している。 As mentioned above for block 610 in FIG. 6A, Ni (Cp) 2 is pointed to as a possible example of transition metals and ligands used in the formation of CEM films. Thus, FIG. 7 shows a bis (cyclopentadienyl) molecule (Ni (C 5 H 5 ) 2 ) that can serve as an exemplary precursor of the gaseous form utilized in the fabrication of correlated electronic material devices according to one embodiment. ) Is provided. In a plurality of embodiments, Ni (C 5 H 5 ) 2 can function as a precursor in the gaseous form utilized in the fabrication of correlated electronic materials according to one embodiment 700. As shown in FIG. 7, the nickel atom near the center of the nickel di (cyclopentadienyl) molecule is transformed into a +2 ionized state to form Ni 2+ ions. In the exemplary molecule of FIG. 7, additional electrons are present at the upper left and lower right CH - sites in the cyclopentadienyl (Cp) portion of the nickel di (cyclopentadienyl) (Ni (Cp) 2 ) molecule. do. FIG. 7 further illustrates the abbreviation showing nickel bound to two pentagonal cyclopentadienyl ligands.

図8A~図8Dは、一実施形態によるCEMを含むNiOを主体としたフィルムを製作するための方法において利用される、サブプロセスを示している。図8A~図8Dのサブプロセスは、式(6)の前駆物質AX及びBYを利用して、NiO:COの構成要素を導電性基材に堆積させるための、原子層堆積プロセスに対応し得る。複数の実施形態において、導電性基材は、本明細書において図2に関して記述されたように、導電性基材210の構築において利用されるものと同様の材料を含む電極材料を含んでいてもよい。しかしながら、適切に材料を置き換えて、図8A~図8Dのサブプロセスを利用して、他の遷移金属、遷移金属酸化物、遷移金属化合物又はこれらの組合せを利用するCEMを含むフィルムを製作してもよく、特許請求された主題は、この点に関して限定されない。 8A-8D show the sub-processes used in the method for making NiO-based films containing CEM according to one embodiment. The subprocesses of FIGS. 8A-8D may correspond to an atomic layer deposition process for depositing the components of NiO: CO on a conductive substrate using the precursors AX and BY of formula (6). .. In a plurality of embodiments, the conductive substrate may include an electrode material containing materials similar to those utilized in the construction of the conductive substrate 210, as described herein with respect to FIG. good. However, with appropriate material replacement, the subprocesses of FIGS. 8A-8D are used to make films containing other transition metals, transition metal oxides, transition metal compounds or CEMs utilizing combinations thereof. Often, the subject matter claimed is not limited in this regard.

図8A(実施形態800)に示されているように、基材850等の基材は、およそ0.5秒~180.0秒の範囲の持続期間にわたって、ニッケルジ(シクロペンタジエニル) (Ni(Cp))を含む気体状前駆物質等の式(6a)の前駆物質AX等の第1の気体状前駆物質に曝露することができる。上記のように、原子濃度等の第1の気体状前駆物質の濃度及び曝露時間は、カルボニルの形態等の炭素の最終的な原子濃度が、仕上がった材料中において、例えば、およそ0.1%~10.0%の間になるように、調節することができる。図8Aに示されているように、気体状Ni(Cp)への基材の曝露は、基材850の表面の様々な場所において、Ni(Cp)分子又はNi(Cp)モチーフの付着を起こすことができる。堆積は、例えばおよそ20.0℃~400.0℃の範囲の温度に到達し得る、加熱されたチャンバ内で実施することができる。しかしながら、およそ20.0℃未満及びおよそ400.0℃超を含む温度範囲等の更なる温度範囲が可能であり、特許請求された主題は、この点に関して限定されないことに留意すべきである。 As shown in FIG. 8A (Embodiment 800), the substrate, such as substrate 850, has a duration ranging from approximately 0.5 seconds to 180.0 seconds to nickel di (cyclopentadienyl) (Ni). (Cp) It is possible to expose to a first gaseous precursor such as the precursor AX of the formula (6a) such as a gaseous precursor containing 2 ). As mentioned above, the concentration and exposure time of the first gaseous precursor, such as atomic concentration, is such that the final atomic concentration of carbon, such as in the form of carbonyl, is, for example, approximately 0.1% in the finished material. It can be adjusted to be between ~ 10.0%. As shown in FIG. 8A, exposure of the substrate to gaseous Ni (Cp) 2 results in the attachment of two Ni (Cp) molecules or Ni (Cp) motifs at various locations on the surface of the substrate 850. Can be caused. Sedimentation can be carried out in a heated chamber, for example, which can reach temperatures in the range of approximately 20.0 ° C to 400.0 ° C. However, it should be noted that further temperature ranges are possible, such as temperature ranges below approximately 20.0 ° C and above approximately 400.0 ° C, and the claimed subject matter is not limited in this regard.

図8B(実施形態810)に示されているように、Ni(Cp)を含む気体状前駆物質等の気体状前駆物質に導電性基材850等の導電性基材を曝露した後、チャンバは、残留気体状Ni(Cp)及び/又はCp配位子をパージすることができる。一実施形態において、Ni(Cp)を含む気体状前駆物質の例に関しては、チャンバは、およそ0.5秒~180.0秒の範囲の持続期間にわたって、パージすることができる。1つ又は複数の実施形態において、パージ持続期間は例えば、未反応の配位子及び副生成物と、遷移金属、遷移金属化合物、遷移金属酸化物又は同様の表面及びプロセスチャンバ内に存在する他の表面とのアフィニティ(化学結合を除く)に依存し得る。したがって、図8Bの例に関しては、未反応のNi(Cp)、Ni(Cp)、Ni及び他の副生成物が、基材又はチャンバの表面に対する増大したアフィニティを示すものである場合、長いパージ持続期間を利用して、言及されたもの等の残留気体状配位子を除去してもよい。他の実施形態において、パージ持続期間は例えば、チャンバ内における気体流に依存し得る。例えば、層流が支配的であるチャンバ内の気体流は、より速い速度で残留気体状配位子を除去することができるが、乱流が支配的であるチャンバ内の気体流は、よりゆっくりした速度で残留配位子を除去することができる。特許請求された主題は、チャンバ内における流動特性にかかわらず、残留気体状材料のパージを包含することを意図されていることに留意すべきである。 As shown in FIG. 8B (Embodiment 810), after exposing a conductive substrate such as a conductive substrate 850 to a gaseous precursor such as a gaseous precursor containing Ni (Cp) 2 , the chamber Can purge residual gaseous Ni (Cp) 2 and / or Cp ligands. In one embodiment, for an example of a gaseous precursor containing Ni (Cp) 2 , the chamber can be purged for a duration ranging from approximately 0.5 seconds to 180.0 seconds. In one or more embodiments, the purge duration is, for example, present in unreacted ligands and by-products and transition metals, transition metal compounds, transition metal oxides or similar surfaces and process chambers. It may depend on the affinity of the surface (excluding chemical bonds). Therefore, for the example of FIG. 8B, if the unreacted Ni (Cp) 2 , Ni (Cp), Ni and other by-products show increased affinity for the substrate or chamber surface, it is long. The purge duration may be utilized to remove residual gaseous ligands such as those mentioned. In other embodiments, the purge duration may depend, for example, on the gas flow in the chamber. For example, a gas flow in a chamber where laminar flow is dominant can remove residual gaseous ligands at a faster rate, while a gas flow in a chamber where turbulence is dominant is slower. The residual ligand can be removed at the same rate. It should be noted that the claimed subject matter is intended to include purging residual gaseous material, regardless of the flow characteristics within the chamber.

図8C(実施形態820)に示されているように、式(6a)の前駆物質BY等の第2の気体状前駆物質は、チャンバ内に導入することができる。上記のように、第2の気体状前駆物質は、酸化剤を含んでいてもよく、酸化剤は、例えばCp等の第1の配位子を押しのけ、いくつかの例を挙げると酸素(O)、オゾン(O)、一酸化窒素(NO)、過酸化水素(H)等の酸化剤によって配位子を置き換えるように働くことができる。したがって、図8Cに提示のように、酸素原子は、基材850に結合した少なくともいくつかのニッケル原子との間に、結合を形成することができる。一実施形態において、前駆物質BYは、下記の式(11)
Ni(C+O → NiO+
可能な副生成物(例えば、CO、CO、C、C、CH、CH、C、C6、...) (11)
(この場合、Cが、式(11)中のCpを置換した。)に従って、Ni(Cp)を酸化して、いくつかの更なる酸化剤及び/又はこれらの組合せを形成することができる。図8Cに示されているように、C、CO、CH及びCを含むいくつかの可能な副生成物が示されている。同様に図8Cに示されているように、カルボニル(CO)分子は、例えば部位860及び861等において、酸化ニッケル錯体に結合し得る。複数の実施形態において、このようなニッケルとカルボニルと結合(例えば、NiO:CO)は、例えば0.1%~10.0%の間の原子濃度において、CEMデバイスの実質的に迅速な導体/絶縁体遷移をもたらすことができる。
As shown in FIG. 8C (Embodiment 820), a second gaseous precursor, such as the precursor BY of formula (6a), can be introduced into the chamber. As mentioned above, the second gaseous precursor may contain an oxidant, which dispels the first ligand, such as Cp, to give some examples oxygen (O). 2 ) It can act to replace the ligand with an oxidant such as ozone (O 3 ), nitrogen monoxide (NO), hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). Therefore, as shown in FIG. 8C, the oxygen atom can form a bond with at least some nickel atoms bonded to the substrate 850. In one embodiment, the precursor BY is the following formula (11).
Ni (C 5 H 5 ) 2 + O 3 → NiO +
Possible by-products (eg CO, CO 2 , C 5 H 5 , C 5 H 6 , CH 3 , CH 4 , C 2 H 5 , C 2 H 6, ... ) (11)
(In this case, C 5 H 5 replaced Cp in formula (11)) to oxidize Ni (Cp) 2 to form some additional oxidants and / or combinations thereof. be able to. As shown in FIG. 8C, some possible by-products are shown, including C 2 H 5 , CO 2 , CH 4 and C 5 H 6 . Similarly, as shown in FIG. 8C, the carbonyl (CO) molecule can bind to the nickel oxide complex, eg, at sites 860 and 861 and the like. In multiple embodiments, such nickel-carbonyl and bond (eg, NiO: CO) is a substantially rapid conductor / of the CEM device, eg, at atomic concentrations between 0.1% and 10.0%. Insulator transitions can be brought about.

図8D(実施形態830)に示されているように、例えばCO、CO、C、C、CH、CH、C、C等の可能な炭化水素副生成物は、チャンバからパージすることができる。特定の実施形態において、このようなチャンバのパージは、およそ0.01Pa~105.0kPaの範囲の圧力を利用して、およそ0.5秒~180.0秒の範囲の持続期間にわたって実施することができる。 Possible, for example, CO, CO 2 , C 5 H 5 , C 5 H 6 , CH 3 , CH 4 , C 2 H 5 , C 2 H 6 , etc., as shown in FIG. 8D (Embodiment 830). Hydrocarbon by-products can be purged from the chamber. In certain embodiments, such chamber purging is performed with a pressure ranging from approximately 0.01 Pa to 105.0 kPa over a duration ranging from approximately 0.5 seconds to 180.0 seconds. Can be done.

特定の実施形態において、図8A~図8Dに提示の記述されたサブプロセスは、およそ1.5nm~100.0nmの範囲の厚さ等の望ましい厚さが達成されるまで、繰り返すことができる。本明細書において上記のように、例えば図8A~図8Dを参照しながら提示及び記述されたもの等の原子層堆積法は、例えば1回のALDサイクルの場合、およそ0.6Å~1.5Åの範囲の厚さを有するCEMデバイスフィルムを生じさせることができる。したがって、500.0Å(50.0nm)の厚さを占めるCEMデバイスフィルムを構築するためには、単なる可能な一例として、例えばAX+BYを利用するおよそ300~900回の2種の前駆物質によるサイクルが実施されてもよい。特定の実施形態において、サイクルは時々、望ましい特性を得るために、相異なる遷移金属及び/又は遷移金属化合物及び/又は遷移金属酸化物の合間に割り込むこともあり得る。例えば、一実施形態において、NiO:COの層が形成され得る2回の原子層堆積サイクルには、例えば酸化チタンカルボニル錯体(TiO:CO)を形成するための3回の原子層堆積サイクルが後続してもよい。遷移金属及び/又は遷移金属化合物及び/又は遷移金属酸化物の他の割込みも可能であり、特許請求された主題は、この点に関して限定されない。 In certain embodiments, the described subprocesses presented in FIGS. 8A-8D can be repeated until a desired thickness, such as a thickness in the range of approximately 1.5 nm to 100.0 nm, is achieved. As described above herein, atomic layer deposition methods such as those presented and described with reference to FIGS. 8A-8D are, for example, approximately 0.6 Å to 1.5 Å for a single ALD cycle. A CEM device film having a thickness in the range of can be produced. Therefore, in order to construct a CEM device film that occupies a thickness of 500.0 Å (50.0 nm), as a simple example, about 300 to 900 cycles with two precursors using AX + BY, for example, are performed. It may be carried out. In certain embodiments, the cycle may sometimes interrupt between different transition metals and / or transition metal compounds and / or transition metal oxides in order to obtain the desired properties. For example, in one embodiment, two atomic layer deposition cycles in which a NiO: CO layer can be formed are followed by, for example, three atomic layer deposition cycles for forming a titanium oxide carbonyl complex (TIO: CO). You may. Other interruptions of transition metals and / or transition metal compounds and / or transition metal oxides are also possible, and the claimed subject matter is not limited in this regard.

特定の実施形態において、1つ又は複数の原子層堆積サイクルの完了後、基材は、アニーリングすることができ、これにより、グレイン構造の制御を補助し、CEMフィルムをち密化し、又はフィルム特性、性能若しくは耐久性を改善することができる。例えば、原子層堆積が円柱状グレインの数を生じさせる場合、アニーリングにより、円柱状グレインの境界は一緒に堆積することが可能になり、この境界は例えば、例えばCEMデバイスの抵抗の変化を低減することができる。アニーリングは、例えばCEMデバイス材料の全体にわたって、カルボニル等の炭素分子をより均一に分配すること等、更なる利益をもたらすことができ、特許請求された主題は、この点に関して限定されない。 In certain embodiments, after the completion of one or more atomic layer deposition cycles, the substrate can be annealed, thereby assisting in controlling the grain structure, densifying the CEM film, or film properties. Performance or durability can be improved. For example, if atomic layer deposition yields a number of columnar grains, annealing allows the boundaries of the columnar grains to be deposited together, which boundaries, for example, reduce changes in resistance of CEM devices, for example. be able to. Annealing can provide additional benefits, such as more uniform distribution of carbon molecules such as carbonyls throughout the CEM device material, and the claimed subject matter is not limited in this regard.

図9A~図9Dは、一実施形態によるNiOを主体としたデバイス等のCEMデバイスを製作するための方法において使用され得る、時間に応じた前駆物質流量及び温度プロファイルを示す図である。図9A~図9Dに関しては、共通の時間尺(T~T)が利用されている。図9Aは、一実施形態901による、前駆物質(例えば、AX)のための前駆物質気体流量プロファイル910を示している。図9Bに示されているように、前駆物質気体流量は、CEMデバイスを製作しているチャンバ内に前駆物質ガスが進入できるように増大させてもよい。したがって、前駆物質気体流量プロファイル910によれば、時間Tにおいて、前駆物質AXの気体流量は、およそ0.0(例えば、無視できる量である)であってもよい。時間Tにおいて、前駆物質AXの気体流量は、相対的により高い値に増大させてもよい。時間Tからおよそ0.5秒~180.0秒の範囲の時間を経た後に対応し得る時間Tにおいて、前駆物質AXガスは、例えばパージ等によって、チャンバからパージ及び/又は排気することができる。前駆物質AX気体流量は、およそ時間Tになるまで停止し得るが、この時間Tにおいては、前駆物質AX気体流量は、相対的により高い値に増大し得る。時間T及びTのとき等、時間Tの後、前駆物質AX気体流量は、後の時点で増大させるまで、0.0(例えば、無視できる量)に戻されてもよい。 9A-9D are diagrams showing the time-dependent precursor flow rate and temperature profile that can be used in the method for making CEM devices such as NiO-based devices according to one embodiment. For FIGS. 9A to 9D, a common time scale (T 0 to T 8 ) is used. FIG. 9A shows a precursor gas flow profile 910 for a precursor (eg, AX) according to embodiment 901. As shown in FIG. 9B, the precursor gas flow rate may be increased to allow the precursor gas to enter the chamber in which the CEM device is made. Therefore, according to the precursor gas flow rate profile 910, at time T0 , the gas flow rate of the precursor AX may be approximately 0.0 (eg, a negligible amount). At time T1, the gas flow rate of precursor AX may be increased to a relatively higher value. At time T2, which can be accommodated after a time ranging from time T1 to approximately 0.5 to 180.0 seconds, the precursor AX gas may be purged and / or exhausted from the chamber, for example by purging or the like. can. The precursor AX gas flow rate can be stopped until approximately time T5 , at which time the precursor AX gas flow rate can increase to a relatively higher value. After time T5 , such as at time T6 and T7 , the precursor AX gas flow rate may be returned to 0.0 (eg, a negligible amount) until increased at a later point in time.

図9Bは、一実施形態902によるパージガスの気体流量プロファイル920を示している。図9Bに提示のように、パージガス流量は、製作チャンバからの例えば前駆物質ガスAX及びBYの排気を可能にするように、増大又は低下させることができる。時間Tにおいて、パージガスプロファイル920は、相対的に高いパージガス流量を指し示しており、これにより、時間T前に、製作チャンバ内の不純物気体を除去することができる。時間Tにおいて、パージガス流量は、およそ0.0に戻されてもよく、これにより、製作チャンバへの前駆物質AXガスの導入が可能になる。時間Tにおいて、パージガス流量は、製作チャンバからの過剰な前駆物質ガスAY及び反応副生成物の除去を可能にするように、およそ0.5秒~180.0秒の範囲の持続期間にわたって増大させてもよい。 FIG. 9B shows the gas flow rate profile 920 of the purge gas according to one embodiment 902. As presented in FIG. 9B, the purge gas flow rate can be increased or decreased to allow, for example, the exhaust of precursor gases AX and BY from the production chamber. At time T 0 , the purge gas profile 920 points to a relatively high purge gas flow rate, which allows the impurity gas in the production chamber to be removed prior to time T 1 . At time T1, the purge gas flow rate may be returned to approximately 0.0, which allows the introduction of precursor AX gas into the production chamber. At time T2, the purge gas flow rate increased over a duration ranging from approximately 0.5 seconds to 180.0 seconds to allow removal of excess precursor gas AY and reaction by-products from the production chamber. You may let me.

図9Cは、一実施形態903による前駆物質ガス(例えば、BY)の気体流量プロファイル930を示している。図9Cに提示のように、前駆物質BYの気体流量は、およそ時間Tになるまで、およそ0.0の流量において留まり得るが、ここで、気体流量は、相対的により高い値に増大させてもよい。時間Tからおよそ0.5秒~180.0秒の範囲の時間を経た後に相当し得る時間Tにおいて、前駆物質BYガスは、例えばパージ等によって、チャンバからパージ及び/又は排気することができる。前駆物質BYの気体流量は、およそ時間Tになるまで、0.0に戻されてもよいが、この時間Tにおいて、前駆物質BYの気体流量は、相対的により高い値に増大させてもよい。 FIG. 9C shows a gas flow rate profile 930 of a precursor gas (eg, BY) according to one embodiment 903. As presented in FIG. 9C, the gas flow rate of the precursor BY can remain at a flow rate of approximately 0.0 until approximately time T3 , where the gas flow rate is increased to a relatively higher value. You may. At a time T 4 , which may correspond after a time in the range of approximately 0.5 seconds to 180.0 seconds from the time T 2 , the precursor BY gas may be purged and / or exhausted from the chamber, for example by purging or the like. can. The gas flow rate of the precursor BY may be returned to 0.0 until approximately time T7 , at which time the gas flow rate of the precursor BY is increased to a relatively higher value. May be good.

時間Tにおいて、パージガス流量は、相対的に低い値に低下されてもよく、これにより、前駆物質BYガスは、製作チャンバに進入することができる。前駆物質BYガスへの基材の曝露後、パージガス流量はやはり、製作チャンバからの前駆物質BYガスの除去を可能にするように増大されてもよく、これは例えば、CEMデバイスフィルムの単一の原子層の完了を通知することができる。前駆物質BYガスの除去後、前駆物質AXガスは、CEMデバイスフィルムの第2の原子層の堆積サイクルを開始するように、製作チャンバに再導入されてもよい。特定の実施形態において、製作チャンバへの前駆物質AXガスの導入、製作チャンバからの残留前駆物質AXガスのパージ、前駆物質BYガスの導入及び残留前駆物質BYガスのパージに関する上記プロセスは例えば、例えばおよそ300回~900回の範囲で繰り返されてもよい。上記プロセスの繰返しは例えば、例えばおよそ20.0nm~100.0nmの間の厚さ寸法を有するCEMデバイスフィルムをもたらすことができる。 At time T3 , the purge gas flow rate may be reduced to a relatively low value, which allows the precursor BY gas to enter the production chamber. After exposure of the substrate to the precursor BY gas, the purge gas flow rate may also be increased to allow removal of the precursor BY gas from the fabrication chamber, for example a single CEM device film. It is possible to notify the completion of the atomic layer. After removal of the precursor BY gas, the precursor AX gas may be reintroduced into the fabrication chamber to initiate the deposition cycle of the second atomic layer of the CEM device film. In certain embodiments, the processes relating to the introduction of precursor AX gas into the fabrication chamber, the purging of residual precursor AX gas from the fabrication chamber, the introduction of precursor BY gas and the purging of residual precursor BY gas are eg, for example. It may be repeated in the range of about 300 to 900 times. Repeating the above process can result in, for example, a CEM device film having a thickness dimension between approximately 20.0 nm and 100.0 nm.

図9Dは、一実施形態904による相関電子デバイス材料を製作するための方法において使用される、時間に応じた温度プロファイルを示す図である。図9Dにおいて、堆積温度は、例えばおよそ20.0℃~900.0℃の範囲の温度に到達するように上昇させることができる。しかしながら、特定の実施形態において、およそ100.0℃~800.0℃の範囲の温度範囲等、いくらかより狭い範囲が利用されてもよい。更に、特定の材料に関しては、およそ100.0℃~およそ600.0℃等、更により狭い温度範囲が利用されてもよい。 FIG. 9D is a diagram showing a time-dependent temperature profile used in the method for making correlated electronic device materials according to one embodiment 904. In FIG. 9D, the deposition temperature can be increased, for example, to reach a temperature in the range of approximately 20.0 ° C to 900.0 ° C. However, in certain embodiments, some narrower ranges may be utilized, such as a temperature range in the range of approximately 100.0 ° C to 800.0 ° C. Further, for certain materials, a narrower temperature range may be utilized, such as from about 100.0 ° C to about 600.0 ° C.

図9E~図9Hは、一実施形態による相関電子デバイス材料を製作するための方法において使用され得る、時間に応じた前駆物質流量及び温度プロファイルを示す図である。図9E~図9Hに関しては、共通の時間尺(T~T)が利用されている。905に示されているように、前駆物質AXは、時間Tにおいて、製作チャンバ内に持ち込むことができるが、時間T~時間Tは、実施形態950に示されているようなパージガス流量の増大によって、堆積準備中のプロセスチャンバをパージ及び/又は排気するために使用される。実施形態940は、時間Tにおいて起きる前駆物質AXの流量の相対的な増大を示している。同様に時間Tにおいて、第2の反応物質である前駆物質BYの流量は、実施形態907に示されているように、気体流量が960において増大するにつれて、増大され得る。2種の前駆物質(AX及びBY)は、CEMフィルムの厚さのために必要な時間量を求めて、実質的に同時に流動することができる。図9H(実施形態908)に提示の温度プロファイルは、堆積のために温度が、時間Tの前又は近くに設定されていることを示している。 9E-9H are diagrams showing time-dependent precursor flow rates and temperature profiles that can be used in the method for making correlated electronic device materials according to one embodiment. For FIGS. 9E to 9H, a common time scale (T 0 to T 3 ) is used. As shown in 905, the precursor AX can be brought into the production chamber at time T1 , where time T0 to time T1 is the purge gas flow rate as shown in embodiment 950. Used to purge and / or evacuate the process chamber in preparation for deposition. Embodiment 940 shows a relative increase in the flow rate of precursor AX that occurs at time T1. Similarly, at time T1, the flow rate of the precursor BY, which is the second reactant, can be increased as the gas flow rate increases at 960, as shown in embodiment 907. The two precursors (AX and BY) can flow substantially simultaneously for the amount of time required for the thickness of the CEM film. The temperature profile presented in FIG. 9H (Embodiment 908) shows that the temperature is set before or near time T0 for deposition.

図10A~図10Cは、一実施形態によるCEMデバイスを製作するための堆積及びアニーリングプロセスにおいて使用される、時間に応じた温度プロファイルを示す図である。図10A(実施形態1000)に示されているように、堆積は、T~T1m等の初期時間枠中に実施することができ、この時間の最中において、CEMデバイスフィルムは、原子層堆積プロセスを利用して適切な基材に堆積させることができる。CEMデバイスフィルムの堆積後、アニーリング期間が後続してもよい。一部の実施形態において、いくつかの原子層堆積サイクルは、例えばおよそ10回のサイクルから1000回以上のサイクルまでの範囲であり得るが、特許請求された主題は、この点に関して限定されない。適切な基材へのCEMフィルムの堆積完了後、堆積温度に比べて相対的に高い温度のアニーリング又は同じ温度又はより低い温度におけるアニーリングは、時間T1n~時間T1z等においておよそ20.0℃(T)~900.0℃(T)の範囲の温度を利用して実施することができる。しかしながら、特定の実施形態において、およそ100.0℃(T)~800.0℃(T)の範囲の温度範囲等のより狭い範囲が利用されてもよい。更に、特定の材料に関しては、およそ200.0℃(T)~およそ600.0℃(T)等の更により狭い温度範囲が利用されてもよい。アニーリング時間は、およそ1.0秒~およそ5.0時間の範囲であり得るが、例えばおよそ0.5分~180.0分の持続期間により狭くすることもできる。特許請求された主題は、CEMデバイスのアニーリングのためのいかなる特定の温度範囲にも限定されないし、特許請求された主題は、いかなる特定のアニーリングの持続期間にも限定されないことに、留意すべきである。他の実施形態において、堆積方法は、化学気相堆積、物理気相堆積、スパッタリング、プラズマ促進式化学気相堆積又はCEMフィルムを形成するための他の堆積法若しくはALDとCVDとの組合せ等の堆積法の組合せであってもよい。 10A-10C are diagrams showing time-dependent temperature profiles used in the deposition and annealing process for making CEM devices according to one embodiment. As shown in FIG. 10A (Embodiment 1000), deposition can be carried out during an initial time frame such as T 0 to T 1 m , during which time the CEM device film is an atomic layer. A deposition process can be utilized to deposit on a suitable substrate. An annealing period may follow after deposition of the CEM device film. In some embodiments, some atomic layer deposition cycles can range from, for example, approximately 10 cycles to 1000 or more cycles, but the claimed subject matter is not limited in this regard. After the completion of deposition of the CEM film on a suitable substrate, annealing at a temperature relatively higher than the deposition temperature or at the same or lower temperature is approximately 20.0 ° C. at time T1n to time T1z and the like. It can be carried out using a temperature in the range of (T low ) to 900.0 ° C (T high ). However, in certain embodiments, a narrower range, such as a temperature range in the range of approximately 100.0 ° C. (T low ) to 800.0 ° C. (T high ), may be utilized. Further, for certain materials, a narrower temperature range, such as about 200.0 ° C. (T low ) to about 600.0 ° C. (T high ), may be utilized. The annealing time can range from about 1.0 second to about 5.0 hours, but can also be narrowed, for example, with a duration of about 0.5 minutes to 180.0 minutes. It should be noted that the claimed subject matter is not limited to any particular temperature range for annealing the CEM device, and the claimed subject matter is not limited to any particular annealing duration. be. In other embodiments, the deposition method includes chemical vapor deposition, physical vapor deposition, sputtering, plasma accelerated chemical vapor deposition, other deposition methods for forming CEM films, or a combination of ALD and CVD, and the like. It may be a combination of deposition methods.

複数の実施形態において、アニーリングは、気体状の窒素(N)、水素(H)、酸素(O)、水又は水蒸気(HO)、一酸化窒素(NO)、亜酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO)、オゾン(O)、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)、アンモニア(NH)、一酸化炭素(CO)、メタン(CH)、アセチレン(C)、エタン(C)、プロパン(C)、エチレン(C)、ブタン(C10)又はこれらの任意の組合せのうちの1つ又は複数を含む気体環境下で実施することができる。アニーリングは、減圧環境下において、又は、複数の雰囲気の圧力を含む大気圧までの圧力及び大気圧超の圧力において、実施することもできる。 In a plurality of embodiments, annealing is gaseous nitrogen (N 2 ), hydrogen (H 2 ), oxygen (O 2 ), water or water vapor (H 2 O), nitrogen monoxide (NO), nitrogen sulfite (NO). N 2 O), nitrogen dioxide (NO 2 ), ozone (O 3 ), argon (Ar), helium (He), ammonia (NH 3 ), carbon monoxide (CO), methane (CH 4 ), acetylene (C) 2 H 2 ), ethane (C 2 H 6 ), propane (C 3 H 8 ), ethylene (C 2 H 4 ), butane (C 4 H 10 ) or any combination thereof. It can be carried out in a gaseous environment containing. Annealing can also be performed in a reduced pressure environment or at pressures up to and above atmospheric pressure, including pressures in multiple atmospheres.

図10B(実施形態1001)に示されているように、堆積は、T~T2m(堆積-1)等の初期時間枠中に実施することででき、この初期時間枠中に、およそ10~およそ500回の間の原子層堆積サイクルを実施することができる。時間T2nにおいて、アニーリング期間が開始され得、時間T2zになるまで継続し得る。時間T2zの後、第2の組の原子層堆積サイクルは、おそらくは例えばおよそ10~およそ500回の間の回数のサイクルとして、実施されてもよい。図10Bに示されているように、第2の組の原子層堆積(堆積-2)サイクルが実施されてもよい。他の実施形態において、堆積法は、化学気相堆積、物理気相堆積、スパッタリング、プラズマ促進式化学気相堆積又はCEMフィルムを形成するための他の堆積法若しくはALDとCVDとの組合せ等の堆積法の組合せであってもよい。 As shown in FIG. 10B (Embodiment 1001), deposition can be carried out during an initial time frame such as T 0 to T 2 m (deposition-1), and during this initial time frame, approximately 10 Atomic layer deposition cycles of up to approximately 500 times can be performed. At time T 2n , the annealing period can be initiated and continued until time T 2z . After time T 2z , the second set of atomic layer deposition cycles may be performed, perhaps as a number of cycles between approximately 10 and approximately 500 times. As shown in FIG. 10B, a second set of atomic layer deposition (deposition-2) cycles may be performed. In other embodiments, the deposition method includes chemical vapor deposition, physical vapor deposition, sputtering, plasma accelerated chemical vapor deposition, other deposition methods for forming CEM films, or a combination of ALD and CVD, and the like. It may be a combination of deposition methods.

図10C(実施形態1002)に提示のように、堆積は、時間T~時間T3m等の初期時間枠中に実施することができ、この初期時間枠中に、およそ10~およそ500回の間の原子層堆積サイクルを実施することができる。時間T3nにおいて、第1のアニーリング期間(アニーリング-1)が開始され得、時間T3zになるまで継続し得る。時間T3jにおいて、第2の組の原子層堆積サイクル(堆積-2)は、時間T3kになるまで実施することができ、この時間T3kにおいて、チャンバ温度は、第2のアニーリング期間(アニーリング-2)が、例えば時間T3lで開始するように生じる態様で、増大させることができる。他の実施形態において、堆積法は、化学気相堆積、物理気相堆積、スパッタリング、プラズマ促進式化学気相堆積又はCEMフィルムを形成するための他の堆積法若しくはALDとCVDとの組合せ等の堆積法の組合せであってもよい。 As presented in FIG. 10C (Embodiment 1002), deposition can be carried out during an initial time frame such as time T 0 to time T 3 m , and during this initial time frame approximately 10 to approximately 500 times. Atomic layer deposition cycles between can be carried out. At time T 3n , the first annealing period (annealing -1) can be initiated and continued until time T 3z . At time T 3j , the second set of atomic layer deposition cycles (deposition-2) can be carried out until time T 3k , at which time the chamber temperature is the second annealing period (annealing). -2) can be increased, for example, in a manner that occurs to start at time T 3 liters . In other embodiments, the deposition method includes chemical vapor deposition, physical vapor deposition, sputtering, plasma accelerated chemical vapor deposition, other deposition methods for forming CEM films, or a combination of ALD and CVD, and the like. It may be a combination of deposition methods.

本明細書において上記のように、窒素含有分子(例えば、アンモニア、シアノ(CN)、アジ化物イオン(N )、エチレンジアミン(C)及びphen(1,10-フェナントロリン)等)等の分子ドーパントは、式(5)に実質的に従って式(4)の不均化反応及び式(4)の不均化反応の逆転を起こすように、CEMデバイスの動作中における電子の共有を可能にし得る。図11A~図11Cは、1つ又は複数の実施形態による窒素含有分子を使用して相関電子材料フィルムを製作するための方法の流れ図である。例えば図11A、図11B及び図11Cにおいて記述されたような例示的な実装形態は、提示及び記述されたもの以外のブロック、より少ないブロック、又は、特定され得るものと異なる順番で生じたブロック、又は、これらの任意の組合せを含んでいてもよい。一実施形態において、方法は、例えば、ブロック1110、1120、1130、1140及び1150を含んでいてもよい。図11Aの方法(実施形態1101)は、本明細書において上述された原子層成長に関する概略的な記述に従ってもよい。図11Aの方法は、ブロック1110において開始してもよく、ブロック1110は、加熱されたチャンバ内において、例えば気体状態の第1の前駆物質(例えば、「AX」)に曝露する工程を含んでいてもよく、第1の前駆物質は、遷移金属酸化物、遷移金属、遷移金属化合物又はこれらの任意の組合せ及び第1の配位子(第1の配位子は、窒素ドーパント供給源を含む必要はない。)を含む。ニッケル前駆物質のための窒素含有配位子の例としては、ニッケル-アミド、ニッケル-イミド及びニッケル-アミジネート(Ni(AMD))が挙げられる。図11Aの方法は、ブロック1120において留まってもよく、ブロック1120は、不活性気体若しくは排気又はこれらの組合せによって過剰な前駆物質AX及びAXの副生成物を除去する工程を含んでいてもよい。図11Aの方法は、ブロック1130において留まってもよく、ブロック1130は、気体状態の第2の前駆物質(例えば、BY)に基材を曝露する工程を含んでいてもよく、第2の前駆物質は、CEMデバイスのフィルムの第1の層を形成するように酸化物を含み、及び/又は、窒素を主体とした前駆物質(アンモニア(NH)、エチレンジアミン(C)又は酸化窒素系列(Nの構成要素等)、例えば一酸化窒素(NO)、亜酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO)又はNO 配位子を有する前駆物質等)を含有してもよい。図11Aの方法は、ブロック1140において留まってもよく、ブロック1140は、不活性気体の使用によって、若しくは排気によって、又はプロセスチャンバの排気と不活性気体を使用したプロセスチャンバのパージとの組合せによって、過剰な前駆物質BY及びBYの副生成物を除去する工程を含んでいてもよい。図11Aの方法は、ブロック1150において留まってもよく、ブロック1150は、相関電子材料が、少なくとも5.0:1.0である第1のインピーダンス状態の第2のインピーダンス状態に対する比を示すことが可能になるまで、フィルムの更なる層を形成するような中間パージ及び/又は排気工程を用いて、第1の前駆物質及び第2の前駆物質に基材を曝露する工程を繰り返す工程を含んでいてもよい。 As described above herein, nitrogen-containing molecules (eg, ammonia, cyano (CN-), azide ion ( N3- ) , ethylenediamine ( C2H8N2 ) and phen (1,10 - phenanthroline)). Etc.), etc., the molecular dopants of the electrons during the operation of the CEM device so as to cause the disproportionation reaction of the formula (4) and the reversal of the disproportionation reaction of the formula (4) substantially according to the formula (5). May enable sharing. 11A-11C are flow charts of a method for making correlated electronic material films using nitrogen-containing molecules according to one or more embodiments. Exemplary implementations, such as those described in FIGS. 11A, 11B and 11C, are blocks other than those presented and described, fewer blocks, or blocks that occur in a different order than can be identified. Alternatively, any combination thereof may be included. In one embodiment, the method may include, for example, blocks 1110, 1120, 1130, 1140 and 1150. The method of FIG. 11A (Embodiment 1101) may follow the schematic description of atomic layer growth described above herein. The method of FIG. 11A may be initiated in block 1110, which comprises the step of exposing to, for example, a first precursor in a gaseous state (eg, "AX") in a heated chamber. The first precursor may be a transition metal oxide, a transition metal, a transition metal compound or any combination thereof and a first ligand (the first ligand needs to include a nitrogen dopant source). Does not include). Examples of nitrogen-containing ligands for nickel precursors include nickel-amides, nickel-imides and nickel-amidinates (Ni (AMD)). The method of FIG. 11A may remain in block 1120, which may include the step of removing excess precursor AX and by-products of AX by inert gas or exhaust or a combination thereof. The method of FIG. 11A may remain in block 1130, which may include the step of exposing the substrate to a second precursor in gaseous state (eg BY), the second precursor. Contains oxides to form the first layer of film of the CEM device and / or nitrogen-based precursors (ammonia (NH 3 ), ethylene diamine (C 2 H 8 N 2 ) or oxidation. Nitrogen series (N x O y components, etc.), such as nitric oxide (NO), nitrous oxide (N 2 O), nitrogen dioxide (NO 2 ), or precursors with NO 3 - ligands, etc.) It may be contained. The method of FIG. 11A may remain in the block 1140, which is either by the use of the inert gas or by the exhaust, or by the combination of the exhaust of the process chamber and the purging of the process chamber with the inert gas. It may include the step of removing the excess precursor BY and by-products of BY. The method of FIG. 11A may remain in block 1150, where block 1150 indicates the ratio of the first impedance state to the second impedance state in which the correlated electron material is at least 5.0: 1.0. It comprises repeating the steps of exposing the substrate to the first and second precursors using an intermediate purge and / or exhaust step that forms an additional layer of film until possible. You may.

図11Bは、一実施形態1102による窒素含有分子を使用して相関電子デバイス材料を製作するための方法の流れ図である。図11Bの方法は、化学気相成長若しくはCVD又はプラズマ促進式CVD等のCVDの変更形態に関する概略的な記述に従ってもよい。図11Bでは、ブロック1160等において、基材は、CEMに対応するABの形成を促進するような圧力及び温度の条件下において、前駆物質AXとBYとに同時に曝露されてもよい。直流プラズマ若しくはリモートプラズマの施用、前駆物質を部分的に分解させるためのホットワイヤの使用、又は、CVDの形態の例である反応を促進するためのレーザー等の更なる手法を利用して、CEMの形成をもたらしてもよい。CVDフィルムプロセス及び/又は変更形態は、例えば相関電子材料が適切な厚さを有し、少なくとも5.0:1.0である第1のインピーダンス状態の第2のインピーダンス状態に対する比等の電気的特性等の適切な特性を示すようになるまで、CVDの当業者が決定できる条件下においてある持続期間にわたって実施され得る。 FIG. 11B is a flow chart of a method for making a correlated electronic device material using nitrogen-containing molecules according to one embodiment 1102. The method of FIG. 11B may follow a schematic description of a modified form of CVD such as chemical vapor deposition or CVD or plasma accelerated CVD. In FIG. 11B, in block 1160 and the like, the substrate may be simultaneously exposed to the precursors AX and BY under pressure and temperature conditions that promote the formation of AB corresponding to CEM. CEM using additional techniques such as application of DC plasma or remote plasma, use of hot wires to partially decompose precursors, or lasers to accelerate reactions, which is an example of the form of CVD. May result in the formation of. The CVD film process and / or modified form is electrical, for example, the ratio of the first impedance state to the second impedance state, where the correlated electron material has the appropriate thickness and is at least 5.0: 1.0. It can be carried out over a period of time under conditions determinable by one of ordinary skill in CVD until it exhibits suitable properties such as properties.

図11Cは、一実施形態1103による窒素含有分子を使用して相関電子デバイス材料を製作するための方法の流れ図である。図11Cの方法は、物理気相成長若しくはPVD若しくはスパッタ気相成長又はこれらの変更形態及び/若しくは関連の方法に関する概略的な記述に従ってもよい。図11Cにおいて、基材は、チャンバ内において、例えば、材料ABを含むCEMの形成を促進するような温度及び圧力である特定の条件下で「視線」を有する前駆物質の衝突流に曝露されてもよい。前駆物質の供給源は例えば、別々の「ターゲット」からのAB又はA及びBであってよく、堆積は、原子若しくは分子又はA若しくはB若しくはABの平均自由行程が、およそターゲットから基材への距離になる又はこの距離より長くなるのに十分な程度に圧力が低い、又はこの十分な程度より圧力が低いプロセスチャンバ内において、物理的に若しくは熱的に又は他の手段により、材料A若しくはB若しくはABから構成されるターゲットから取り出されており(スパッタリングされており)、基材の「視線」に含まれる、原子又は分子の流れを使用してもたらされる。AB(又はA又はB)又は両方の流れは、反応チャンバ圧力、基材の温度並びにPVD及びスパッタ成長の当業者によって制御される他の特性の条件によって、ABを基材上に形成するように一緒になり得る。PVD又はスパッタ成長の他の実施形態において、周囲環境は、BY等の供給源であってもよいし、又は例えば、NH等の窒素種をドープされたNiOを形成するためのスパッタリングされたニッケルの反応を目的とした、周囲NHであってもよい。PVDフィルム及びPVDフィルムの変更形態は、少なくとも5.0:1.0である第1のインピーダンス状態の第2のインピーダンス状態に対する比を示すことができる厚さ及び特性の相関電子材料が堆積されるまで、PVDの当業者が決定できる条件下において必要な時間にわたって継続する。 FIG. 11C is a flow chart of a method for making a correlated electronic device material using nitrogen-containing molecules according to one embodiment 1103. The method of FIG. 11C may follow a schematic description of physical vapor deposition or PVD or sputtered vapor deposition or modifications thereof and / or related methods. In FIG. 11C, the substrate is exposed in a chamber to a collision stream of precursor having a "line of sight" under certain conditions, for example, at a temperature and pressure that facilitates the formation of a CEM containing material AB. May be good. The source of the precursor may be, for example, AB or A and B from separate "targets", and the deposition may be an atom or molecule or the mean free path of A or B or AB approximately from the target to the substrate. Material A or B, either physically or thermally, or by other means, in a process chamber that is low enough to reach or be longer than this distance, or lower than this sufficient pressure. Alternatively, it is taken from a target composed of AB (sputtered) and is brought about using the flow of atoms or molecules contained in the "line of sight" of the substrate. AB (or A or B) or both flows so as to form AB on the substrate under conditions of reaction chamber pressure, substrate temperature and other properties controlled by those skilled in the art of PVD and sputter growth. Can be together. In PVD or other embodiments of sputtered growth, the ambient environment may be a source such as BY, or sputtered nickel for forming nitrogen seed-doped NiOs such as, for example, NH3 . Peripheral NH 3 may be used for the purpose of the reaction of. The PVD film and the modified form of the PVD film are deposited with a thickness and characteristic correlated electronic material that can show the ratio of the first impedance state to the second impedance state, which is at least 5.0: 1.0. Until then, continue for the required time under conditions as determined by those skilled in the art of PVD.

複数の実施形態において、図12Aの例示的な分子において示されたような単一の窒素含有前駆物質を、AX及び窒素を主体とした気体等の気体状前駆物質の混合物の代わりに利用して、相関電子材料デバイスを製作してもよい。図12Aは、一実施形態1201による相関電子材料デバイスの製作において利用される前駆物質として機能し得る、ニッケルアミジネートNi(AMD)の図である。図12Aに提示のように、Ni(AMD)分子の中心の付近にあるニッケル原子は、4個の窒素原子によって取り囲まれており、4個の窒素原子のうちの1個又は複数は、炭化水素基(図12Aにおいて「R」によって表されている)に結合していてもよい。適切な炭化水素基としては、限定されるわけではないが、C~C直鎖状及び分岐状アルキル基、例えばイソプロピル基(C)、イソブチル基(C)又はメチル基(CH)を挙げることができる。特定の実施形態において、Ni(AMD)は、前駆物質AXとして利用することができ、これにより、AX及びアンモニア等の別個の窒素を主体とした気体を利用する必要がなくなる。特定の実施形態において、例えば前駆物質BYへの曝露に応答して起こり得る酸化等の酸化は、窒素原子が電子供与性又は逆供与正材料として機能できるように、窒素原子を放出することができる。 In a plurality of embodiments, a single nitrogen-containing precursor as shown in the exemplary molecule of FIG. 12A is utilized in place of a mixture of gaseous precursors such as AX and nitrogen-based gases. , Correlated electronic material devices may be manufactured. FIG. 12A is a diagram of nickel aminated Ni (AMD) that can function as a precursor used in the fabrication of correlated electronic material devices according to one embodiment 1201. As shown in FIG. 12A, the nickel atom near the center of the Ni (AMD) molecule is surrounded by four nitrogen atoms, one or more of the four nitrogen atoms being hydrocarbons. It may be attached to a group (represented by "R" in FIG. 12A). Suitable hydrocarbon groups are, but are not limited to, C 1 to C 6 linear and branched alkyl groups such as isopropyl group (C 3 H 7 ), isobutyl group (C 4 H 9 ) or methyl. The group (CH 3 ) can be mentioned. In certain embodiments, Ni (AMD) can be utilized as the precursor AX, eliminating the need to utilize separate nitrogen-based gases such as AX and ammonia. In certain embodiments, oxidation such as oxidation that may occur in response to exposure to precursor BY, for example, can release nitrogen atoms so that they can function as electron-donating or back-donating positive materials. ..

別の実施形態において、図12Bの例示的な分子において示されたような窒素含有前駆物質は、相関電子材料デバイスの製作において、AX及び窒素を主体とした気体等の気体状前駆物質の代わりに利用されてもよい。例えば、図12B(実施形態1202)の例示的な分子において示されたように、ニッケル2-アミノペンタ-2-エン-4-オナト(Ni(apo))は、前駆物質AXとして利用することができ、これにより、AX及びアンモニア等の別個の窒素を主体とした気体を利用する必要がなくなる。図12B(実施形態1202)の例示的な分子において示されたように、窒素は、Ni(apo)分子の中心の付近に配置された2個の窒素原子によって供給され得る。特定の実施形態において、例えば前駆物質BYへの曝露に応答して起こり得る酸化等の酸化は、窒素原子が電子供与性又は逆供与正材料として機能できるように、窒素原子を放出することができる。 In another embodiment, nitrogen-containing precursors as shown in the exemplary molecule of FIG. 12B replace gaseous precursors such as AX and nitrogen-based gases in the fabrication of correlated electronic material devices. It may be used. For example, as shown in the exemplary molecule of FIG. 12B (Embodiment 1202), nickel 2-aminopenta-2-en-4-onato (Ni (apo) 2 ) may be utilized as the precursor AX. This eliminates the need to utilize separate nitrogen-based gases such as AX and ammonia. As shown in the exemplary molecule of FIG. 12B (Embodiment 1202), nitrogen can be supplied by two nitrogen atoms located near the center of two Ni (apo) molecules. In certain embodiments, oxidation such as oxidation that may occur in response to exposure to precursor BY, for example, can release nitrogen atoms so that they can function as electron-donating or back-donating positive materials. ..

図13A~図13Dは、一実施形態によるCEMを含むフィルムを製作するための方法において利用される、サブプロセスを示している。図13A~図13Dのサブプロセスは、式(6b)の前駆物質AX、BY及び窒素を主体とした気体(アンモニア(NH)及びエチレンジアミン(C)等)を利用して、NiO:NHの成分を導電性基材に堆積させることができる、原子層成長プロセスに対応し得る。しかしながら、適切な材料に材料を置き換えて、図13A~図13Dのサブプロセスを利用して、他の遷移金属、遷移金属化合物、遷移金属酸化物又はこれらの組合せを利用するCEMを含むフィルムを製作してもよく、特許請求された主題は、この点に関して限定されない。 13A-13D show the sub-processes used in the method for making a film comprising CEM according to one embodiment. The subprocesses of FIGS. 13A to 13D utilize gases mainly composed of the precursors AX, BY and nitrogen of the formula (6b) (ammonia (NH 3 ), ethylenediamine (C 2 H 8 N 2 ), etc.). NiO: Can accommodate atomic layer growth processes in which the components of NH 3 can be deposited on a conductive substrate. However, by substituting the material for a suitable material, the subprocesses of FIGS. 13A-13D are used to make films containing other transition metals, transition metal compounds, transition metal oxides or CEMs utilizing combinations thereof. However, the subject matter claimed is not limited in this regard.

図13A(実施形態1301)に提示のように、基材1350等の基材は、例えばおよそ1.0秒~120.0秒の範囲の持続期間にわたって、気体状ニッケルジ(シクロペンタジエニル)(Ni(Cp))、気体状ニッケルアミジネート(Ni(AMD))及び/又は気体状ニッケル2-アミノペンタ-2-エン-4-オナトを含んでいてもよい式(6a)の前駆物質AX等の第1の気体状前駆物質に曝露されてもよい。式(6b)に従う一実施形態において、前駆物質AXは、アンモニア(NH)、エチレンジアミン(C)又は他の窒素含有配位子等の窒素含有前駆物質を伴い得る。上記のように、第1の気体状前駆物質の原子濃度及び曝露時間は、製作された相関電子材料中において例えばおよそ0.1%~10.0%の間である窒素の最終的な原子濃度をもたらすように、調節することができる。 As presented in FIG. 13A (Embodiment 1301), a substrate such as substrate 1350 may have a gaseous nickel di (cyclopentadienyl) (cyclopentadienyl) over a duration ranging from, for example, approximately 1.0 to 120.0 seconds. Precursor of formula (6a) which may contain Ni (Cp) 2 ), gaseous nickel aminate (Ni (AMD)) and / or gaseous nickel 2-aminopent-2-en-4-onato. It may be exposed to a first gaseous precursor such as AX. In one embodiment according to formula (6b), the precursor AX may be accompanied by a nitrogen-containing precursor such as ammonia (NH 3 ), ethylenediamine (C 2 H 8 N 2 ) or other nitrogen-containing ligand. As mentioned above, the atomic concentration and exposure time of the first gaseous precursor is, for example, between approximately 0.1% and 10.0% in the produced correlated electronic material, the final atomic concentration of nitrogen. Can be adjusted to bring about.

図13Aに提示のように、例えば気体状ニッケルジ(シクロペンタジエニル)(Ni(Cp))と気体状アンモニア(NH)との混合物への基材の曝露は、基材1350の表面の様々な場所において、Ni(Cp)分子の付着を起こすことができる。複数の実施形態において、このようなNi(Cp)及びアンモニア(NH)の付着又は堆積は、例えばおよそ20.0℃~400.0℃の範囲の温度に到達し得る、加熱されたチャンバ内で実施することができる。しかしながら、およそ20.0℃未満及びおよそ400.0℃超を含む温度範囲等の更なる温度範囲が可能であり、特許請求された主題は、この点に関して限定されないことに留意すべきである。Ni(AMD)(図12Aにおいて示された例示的な分子)及び/又はNi(apo)(図12Bにおいて示された例示的な分子)を含む気体状前駆物質は、気体状Ni(Cp)と気体状アンモニア(NH)との混合物の代わりに利用されてもよいことに留意すべきである。 As shown in FIG. 13A, exposure of the substrate to, for example, a mixture of gaseous nickel di (cyclopentadienyl) (Ni (Cp) 2 ) and gaseous ammonia (NH 3 ) is the surface of the substrate 1350. Two molecules of Ni (Cp) can be attached at various locations. In a plurality of embodiments, such adhesion or deposition of Ni (Cp) 2 and ammonia (NH 3 ) can reach temperatures ranging from, for example, approximately 20.0 ° C to 400.0 ° C, in a heated chamber. Can be carried out within. However, it should be noted that further temperature ranges are possible, such as temperature ranges below approximately 20.0 ° C and above approximately 400.0 ° C, and the claimed subject matter is not limited in this regard. A gaseous precursor containing Ni (AMD) (an exemplary molecule shown in FIG. 12A) and / or Ni (apo) 2 (an exemplary molecule shown in FIG. 12B) is gaseous Ni (Cp). It should be noted that it may be used in place of a mixture of 2 and gaseous ammonia (NH 3 ).

図13B(実施形態1302)に提示のように、Ni(Cp)及びアンモニア(NH)を含む気体状前駆物質の混合物等の気体状前駆物質に導電性基材1350等の導電性を曝露した後、チャンバは、残留気体状Ni(Cp)、Cp配位子及び結合していないアンモニア分子をパージすることができる。一実施形態において、Ni(Cp)とNHとの気体状混合物を含む気体状前駆物質の例に関しては、チャンバは、およそ5.0秒~180.0秒の範囲の持続期間にわたってパージすることができる。1つ又は複数の実施形態において、パージ持続期間は例えば、遷移金属又は遷移金属酸化物等との未反応の配位子及び/又は未反応のアンモニア分子のアフィニティ(化学結合を除く)に依存し得る。したがって、図13Bの例に関しては、未反応のCp及び/又は未反応のアンモニア分子が、Niに対する増大したアフィニティを示すものである場合、より長いパージ持続期間を利用して、Cp配位子等の残留気体状配位子を除去してもよいし、更には、未反応のアンモニアを除去してもよい。他の実施形態において、パージ持続期間は例えば、チャンバ内における気体流に依存し得る。例えば、層流が支配的であるチャンバ内の気体流は、より速い速度で残留気体状配位子及び/又はアンモニアを除去することができるが、乱流が支配的であるチャンバ内の気体流は、よりゆっくりした速度で残留配位子を除去することができる。特許請求された主題は、チャンバ内における流動特性にかかわらず、気体状材料が除去される速度を上昇又は低下できる残留気体状材料のパージを包含することを意図されていることに留意すべきである。 As shown in FIG. 13B (Embodiment 1302), the conductivity of a conductive substrate such as 1350 is exposed to a gaseous precursor such as a mixture of gaseous precursors containing Ni (Cp) 2 and ammonia (NH 3 ). After that, the chamber can purge residual gaseous Ni (Cp) 2 , Cp ligands and unbound ammonia molecules. In one embodiment, for an example of a gaseous precursor containing a gaseous mixture of Ni (Cp) 2 and NH 3 , the chamber is purged for a duration ranging from approximately 5.0 seconds to 180.0 seconds. be able to. In one or more embodiments, the purge duration depends, for example, on the affinity (excluding chemical bonds) of unreacted ligands and / or unreacted ammonia molecules with transition metals or transition metal oxides and the like. obtain. Thus, for the example of FIG. 13B, if the unreacted Cp and / or unreacted ammonia molecules exhibit increased affinity for Ni, the longer purge duration is utilized to take advantage of the Cp ligand, etc. The residual gaseous ligand of the above may be removed, and further, unreacted ammonia may be removed. In other embodiments, the purge duration may depend, for example, on the gas flow in the chamber. For example, a gas flow in a chamber where laminar flow is dominant can remove residual gaseous ligands and / or ammonia at a faster rate, but a gas flow in a chamber where turbulence is dominant. Can remove the residual ligand at a slower rate. It should be noted that the claimed subject matter is intended to include purging residual gaseous material, which can increase or decrease the rate at which gaseous material is removed, regardless of the flow characteristics within the chamber. be.

図13C(実施形態1303)に提示のように、式(6a)及び(6b)の前駆物質BY等の第2の気体状前駆物質は、チャンバに導入することができる。上記のように、第2の気体状前駆物質は、酸化剤を含んでいてもよく、酸化剤は、例えばCp等の1種又は複数の第1の配位子を押しのけ、いくつかの例を挙げると酸素(O)、オゾン(O)、一酸化窒素(NO)、過酸化水素(H)等の酸化剤によって配位子を置き換えるように動作し得る。したがって、図13Cに提示のように、酸素原子は、例えば相対的に少ない数のアンモニア(NH)を押しのけることに加えて、基材1350に結合した少なくともいくつかのニッケル原子との間に、結合を形成することができる。一実施形態において、前駆物質BYは、下記の式(12)
Ni(C+O → NiO+
可能な副生成物(例えば、CO、CO、C、C、CH、CH、C、C、NH...) (12)
(この場合、Cが、式(12)中のCpを置換した。)に従って、Ni(Cp)を酸化して、いくつかの更なる酸化剤及び/又はこれらの組合せを形成することができる。図4Cによれば、C、CO、CH及びCを含むいくつかの可能な副生成物が示されている。同様に図13Cに提示のように、アンモニア(NH)は、例えば1361中の部位1360等において酸化ニッケル錯体に結合した状態のままであり得る。複数の実施形態において、このようなニッケルとアンモニアとの結合(例えば、NiO:NH)は、製作されたCEMデバイス中において例えば0.1%~10.0%の間である原子濃度において、CEMデバイスの実質的に迅速な導体/絶縁体遷移をもたらすことができる電子供与又は逆供与を可能にし得る。
As presented in FIG. 13C (Embodiment 1303), a second gaseous precursor such as the precursor BY of formulas (6a) and (6b) can be introduced into the chamber. As mentioned above, the second gaseous precursor may contain an oxidant, which dispels one or more first ligands, such as Cp, in some examples. Oxidizing agents such as oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), nitrogen monoxide (NO), and hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) can act to replace the ligand. Thus, as shown in FIG. 13C, the oxygen atom, for example, in addition to pushing away a relatively small number of ammonia (NH 3 ), is between at least some nickel atoms bonded to the substrate 1350. Bonds can be formed. In one embodiment, the precursor BY is the following formula (12).
Ni (C 5 H 5 ) 2 + O 3 → NiO +
Possible by-products (eg CO, CO 2 , C 5 H 5 , C 5 H 6 , CH 3 , CH 4 , C 2 H 5 , C 2 H 6 , NH 3 ...) (12)
(In this case, C 5 H 5 replaced Cp in formula (12)) to oxidize Ni (Cp) 2 to form some additional oxidants and / or combinations thereof. be able to. FIG. 4C shows some possible by-products including C 2 H 5 , CO 2 , CH 4 and C 5 H 6 . Similarly, as shown in FIG. 13C, ammonia (NH 3 ) can remain bound to the nickel oxide complex, for example at site 1360 in 1361. In a plurality of embodiments, such nickel-ammonia bonds (eg, NiO: NH 3 ) are at atomic concentrations, eg, between 0.1% and 10.0%, in the manufactured CEM device. It may allow electron donation or back donation which can result in substantially rapid conductor / insulator transitions for CEM devices.

図13D(実施形態1304)に提示のように、例えば未反応のアンモニアに加えて、CO、CO、C、C、CH、CH、C、C等の可能な炭化水素副生成物は、チャンバからパージすることができる。特定の実施形態において、このようなチャンバのパージは、およそ0.25Pa~100.0kPaの範囲の圧力を利用して、およそ5.0秒~180.0秒の範囲の持続期間にわたって実施することができる。 As shown in FIG. 13D (Embodiment 1304), for example, in addition to unreacted ammonia, CO, CO 2 , C 5 H 5 , C 5 H 6 , CH 3 , CH 4 , C 2 H 5 , C 2 Possible hydrocarbon by - products such as H6 can be purged from the chamber. In certain embodiments, such chamber purging is performed utilizing a pressure in the range of approximately 0.25 Pa to 100.0 kPa over a duration in the range of approximately 5.0 to 180.0 seconds. Can be done.

特定の実施形態において、図13A~図13Dにおいて記述されたサブプロセスは、およそ200.0Å~1000.0Åの範囲の厚さ等の望ましい厚さの相関電子材料が達成されるまで、繰り返すことができる。本明細書において上記のように、例えば図13A~図13Dを参照しながら提示及び記述されたもの等の原子層成長法は、例えばおよそ0.6Å~1.5Åの範囲の厚さを占めるCEMデバイスフィルムを生じさせることができる。したがって、500.0Åの厚さを占めるCEMデバイスフィルムを構築するためには、単なる可能な一例として、例えばAX気体+(NH又は窒素を含む他の配位子)+BY気体を利用するおよそ300~900回の2種の前駆物質によるサイクルが実施されてもよい。特定の実施形態において、サイクルは時々、望ましい特性を得るために、相異なる遷移金属及び/又は遷移金属酸化物の合間に割り込むこともあり得る。例えば、一実施形態において、NiO:NHの層が形成され得る2回の原子層成長サイクルには、例えば酸化チタンとアンモニアとの錯体(TiO:NH)を形成するための3回の原子層成長サイクルが後続してもよい。遷移金属及び/又は遷移金属酸化物の他の割込みも可能であり、特許請求された主題は、この点に関して限定されない。 In certain embodiments, the subprocesses described in FIGS. 13A-13D can be repeated until a desired thickness of correlated electron material, such as a thickness in the range of approximately 200.0 Å to 1000.0 Å, is achieved. can. As mentioned above in the present specification, atomic layer growth methods such as those presented and described with reference to FIGS. 13A-13D are CEMs occupying thicknesses ranging from, for example, approximately 0.6 Å to 1.5 Å. A device film can be produced. Therefore, in order to construct a CEM device film that occupies a thickness of 500.0 Å, for example, AX gas + (NH 3 or another ligand containing nitrogen) + BY gas is used as a mere possible example of about 300. Up to 900 cycles with the two precursors may be performed. In certain embodiments, the cycle can sometimes be interrupted between different transition metals and / or transition metal oxides to obtain the desired properties. For example, in one embodiment, two atomic layer growth cycles in which a layer of NiO: NH 3 can be formed, for example, three atoms for forming a complex of titanium oxide and ammonia (TiO: NH 3 ). A layer growth cycle may follow. Other interrupts of transition metals and / or transition metal oxides are also possible and the claimed subject matter is not limited in this regard.

特定の実施形態において、1つ又は複数の原子層成長サイクルの完了後、基材は、アニーリングすることができ、これにより、グレイン構造の制御を補助することができる。例えば、原子層成長が円柱状グレインの数を生じさせる場合、アニーリングにより、円柱状グレインの境界は一緒に成長することが可能になり、この境界は例えば、例えばCEMデバイスの相対的にインピーダンスが高い状態の抵抗を低下させ、及び/又は電流容量を向上することができる。アニーリングは、例えばCEMデバイス材料の全体にわたって、アンモニア等の窒素分子をより均一に分配すること等、更なる利益をもたらすことができ、特許請求された主題は、この点に関して限定されない。 In certain embodiments, after completion of one or more atomic layer growth cycles, the substrate can be annealed, which can assist in controlling the grain structure. For example, if atomic layer growth yields a number of columnar grains, annealing allows the boundaries of the columnar grains to grow together, which boundaries are, for example, relatively high impedance in CEM devices, for example. The resistance of the state can be reduced and / or the current capacity can be improved. Annealing can provide additional benefits, such as more uniform distribution of nitrogen molecules such as ammonia throughout the CEM device material, and the claimed subject matter is not limited in this regard.

複数の実施形態において、窒素含有ドーパントを含むCEMデバイスは、図9A~図9Dに関して提示及び記述された前駆物質流量プロファイル並びに図10A~図10Cを参照して提示及び記述された温度プロファイルを利用して、製作することができる。 In a plurality of embodiments, the CEM device containing the nitrogen-containing dopant utilizes the precursor flow profile presented and described with respect to FIGS. 9A-9D and the temperature profile presented and described with reference to FIGS. 10A-10C. Can be manufactured.

図14~図18は、相関電子材料を製作するための更なる方法の実施形態の流れ図である。図14(実施形態1400)の方法は、ブロック1410において開始してもよく、ブロック1410は、Ni等のdブロック元素又はfブロック元素を含むフィルムを堆積させる工程を含んでいてもよい。複数の実施形態において、堆積させる工程は、例えば、PVD(例えば、プラズマを含んでいてもよく、及び/又は反応性気体を含んでいてもよい、スパッタリング)、CVD、MOCVD、ALD、ガスクラスターイオンビーム(GCIB)成長、プラズマALD、プラズマCVD及びプラズマMOCVDを含んでいてもよい。図14の方法は、ブロック1420において留まってもよく、ブロック1420は、例えばNiを酸化して、例えばNiOを形成すること、又は、O、O、O*、HO、NO、NO若しくはNO*供給源(「*」が、任意の整数を含む。)を利用して酸化若しくは酸窒化物化することによって、dブロック元素又はfブロック元素及び支配的な配位子を含むフィルムを形成する工程を含んでいてもよい。ブロック1420において、フィルムは、例えばO 2-(ペルオキシド)、I(ヨウ化物イオン)、Br(臭化物イオン)、S2-(硫黄)、SCN(チオシアン酸イオン、[SCN](炭素が間に入っている状態の硫黄-炭素-窒素配位子)、Cl(塩化物イオン)、N アジド、F(フッ化物イオン)、NCO(シアネート)、OH(ヒドロキシド)、C 2-オキサレート、HO(水)、NCS(イソチオシアネート)、CHCN(アセトニトリル)、CN(py又はピリジン)、NH、エチレンジアミン(C(NH)、bipy(2,2’-ビピリジン)、C10(phen(1,10-フェナントロリン))、C12(フェナントロリン)、NO (ニトリト)、PPh(トリフェニルホスフィン又はP(C)、CN-(シアン化物イオン)及びCO等のスペクトル系列配位子等の分子ドーパントをドープされてもよい。分子ドーパントは、C(式中、x、y及びzが、整数であり、少なくともx又はy又はzが1である。)、C(式中、x、y及びzが整数であり、少なくともx又はy又はzが、1である。)及びN(式中、x及びyが、整数であり、少なくともx又はyが、1である。)の分子等の炭化水素、カルボネート、ヒドロキシド及び窒素錯体を含んでいてもよい。 14 to 18 are flow charts of embodiments of a further method for making correlated electronic materials. The method of FIG. 14 (Embodiment 1400) may be initiated in block 1410, which may include the step of depositing a film containing a d-block element such as Ni or an f-block element. In a plurality of embodiments, the deposition step is, for example, PVD (eg, plasma may be included and / or reactive gas may be included, sputtering), CVD, MOCVD, ALD, gas cluster ion. Beam (GCIB) growth, plasma ALD, plasma CVD and plasma MOCVD may be included. The method of FIG. 14 may remain in block 1420, which may oxidize, for example, Ni to form, for example, NiO, or O 2 , O 3 , O *, H 2 O, NO, N. 2 A film containing a d-block element or f-block element and a dominant ligand by oxidation or oxynitride using an O or NO * source (where "*" includes any integer). May include a step of forming. In block 1420, the film is, for example, O 2 2- (peroxide), I- ( iodide ion), Br- (odoride ion), S 2- ( sulfur), SCN- (thiocyanide ion, [SCN ]- ( Sulfur-carbon-nitrogen ligand with carbon in between), Cl- (chloride ion), N3 - azido , F- ( fluoride ion), NCO- (cyanide), OH- ( hydroxy) D), C 2 O 4 2- oxalate, H 2 O (water), NCS- (isothiocyanate), CH 3 CN (acetriform), C 5 H 5 N (py or pyridine), NH 3 , ethylenediamine (C 2 ). H 4 (NH 2 ) 2 ), bipy (2,2'-bipyridine), C 10 H 8 N 2 (phenanthroline), C 12 H 8 N 2 (phenanthroline), NO 2- ( The molecular dopant may be doped with a molecular dopant such as nitrogen), PPh 3 (triphenylphosphine or P (C 6 H 5 ) 3 ), CN- (cyanide ion) and spectral series ligands such as CO. , C x Hy Oz (where x, y and z are integers and at least x or y or z is 1), C x Hy N z (in the formula, x, y and z ). z is an integer and at least x or y or z is 1) and N x Oy (in the equation, x and y are integers and at least x or y is 1). It may contain a hydrocarbon such as a molecule of the above, a carbonate, a hydroxide, and a nitrogen complex.

酸化又は酸窒化物化は、およそ0.01kPa~800.0kPaの範囲の圧力及び20.0℃~1100.0℃の範囲の温度において実施されてもよい。特定の実施形態において、酸化又は酸窒化物化は、およそ50.0℃~900.0℃の範囲の温度で実施されてもよい。特定の実施形態においては、酸化又は酸窒化物化は、1.0秒~5.0時間の範囲の時間期間にわたって実施することができるが、特定の実施形態においては、およそ1.0秒~60.0分の範囲で実施されてもよい。ブロック1430において、CEMフィルムは、メタン(CH)等の炭素を主体とした供給源の利用等によって、ドーパント配位子をドープされてもよい。ブロック1440において、フィルムをアニーリングして、例えばCO又はNH等の特定のドーパント種を形成することができる。高温におけるアニーリング又は堆積温度に比べて同じ温度若しくはより低い温度におけるアニーリングは、およそ20.0℃(T)~900.0℃(T)の範囲の温度を利用して実施することができる。しかしながら、特定の実施形態において、およそ100.0℃(T)~800.0℃(T)の範囲の温度範囲等のより狭い範囲が利用されてもよい。ブロック1450において、更なるアニーリングは、ブロック1440において使用された温度と同様の温度を使用して実施することができるが、少なくとも特定の実施形態において、異なる温度範囲を使用してもよい。ブロック1450におけるアニーリングは、特定のドーパント種分子(CO又はNH等)をdブロック元素又はfブロック元素の原子に移動させるように動作し得る。 Oxidation or nitridation may be carried out at a pressure in the range of approximately 0.01 kPa to 800.0 kPa and a temperature in the range of 20.0 ° C to 1100.0 ° C. In certain embodiments, oxidation or nitridation may be carried out at temperatures in the range of approximately 50.0 ° C to 900.0 ° C. In certain embodiments, oxidation or oxynitride can be carried out over a time period ranging from 1.0 second to 5.0 hours, whereas in certain embodiments it is approximately 1.0 second to 60 seconds. It may be carried out within a range of 0.0 minutes. In block 1430, the CEM film may be doped with a dopant ligand, such as by utilizing a carbon-based source such as methane (CH 4 ). At block 1440, the film can be annealed to form a particular dopant species, such as CO or NH 3 . Annealing at high temperatures or annealing at the same or lower temperatures than the deposition temperature can be performed utilizing temperatures in the range of approximately 20.0 ° C ( low T) to 900.0 ° C ( high T). .. However, in certain embodiments, a narrower range, such as a temperature range in the range of approximately 100.0 ° C. (T low ) to 800.0 ° C. (T high ), may be utilized. At block 1450, further annealing can be performed using temperatures similar to those used at block 1440, but at least in certain embodiments, different temperature ranges may be used. Annealing at block 1450 can act to move a particular dopant species molecule (such as CO or NH 3 ) to the atom of the d-block element or f-block element.

図15(実施形態1500)の方法は、ブロック1510において開始してもよく、ブロック1510は、Ni等のdブロック元素又はfブロック元素及びNiO等の配位圏が形成されるような支配的な配位子を含む、フィルムを堆積させる工程を含んでいてもよい。特定の実施形態において、配位圏は、酸素空格子点等の支配的な配位子の空格子点を含んでいてもよい。ブロック1520において、フィルムは、ブロック1420に関して記述されたもの等のスペクトル系列配位子等の分子ドーパントをドープされてもよい。ブロック1530において、フィルムをアニーリングして、CO又はNH等の特定のドーパント種を形成することができる。ブロック1540において、フィルムをアニーリングして、CO又はNH等の特定のドーパント種をdブロック元素原子又はfブロック元素原子に移動させることができる。 The method of FIG. 15 (Embodiment 1500) may be initiated in block 1510, where the block 1510 is dominant such that a coordination sphere such as a d-block element such as Ni or an f-block element and NiO is formed. It may include a step of depositing a film, including a ligand. In certain embodiments, the coordination sphere may include empty lattice points of the dominant ligand, such as oxygen empty lattice points. At block 1520, the film may be doped with molecular dopants such as those described for block 1420, such as spectral sequence ligands. At block 1530, the film can be annealed to form a particular dopant species such as CO or NH3 . At block 1540, the film can be annealed to transfer a particular dopant species, such as CO or NH 3 , to a d-block element atom or an f-block element atom.

図16(実施形態1600)の方法は、ブロック1610において開始してもよく、ブロック1610は、ドーパント種がフィルムに組み込まれた状態になるように、Ni等のdブロック元素又はfブロック元素及びブロック1420に関して記述されたもの等の分子ドーパントを含むフィルムを堆積させる工程を含んでいてもよい。複数の実施形態において、フィルムに組み込まれたドーパント種は、MOCVDプロセスにおける有機配位子等のドーパント配位子を形成することができる。有機配位子によるMOVCDプロセスは、ビス(2,4-ペンタンジオナト)又はアセチルアセトナト(acac)等のβ-ジケトネート型配位子、1,1,1,5,5,5-ヘキサフルオロアセチルアセトナト(hfac)、2,2,6,6-テトラメチル-3,5,-ヘプタンジオナト(thd)、シクロペンタジエニル(Cp)並びにシクロペンタジエニルのエチル誘導体及びメチル誘導体(MeCp)、(CpEt)等のシクロペンタジエニル型配位子、並びに、エトキシ(OEt)、メトキシ(OMe)及びイソプロポキシ(OiPr)等のアルコキシ基型配位子を利用することができる。ブロック1630において、フィルムをアニーリングして、CO又はNH等の特定のドーパント種をdブロック元素原子又はfブロック元素原子(Ni等)に移動させることができる。 The method of FIG. 16 (Embodiment 1600) may be initiated in block 1610, wherein the block 1610 is a d-block element such as Ni or an f-block element and a block so that the dopant species are incorporated into the film. It may include the step of depositing a film containing a molecular dopant such as that described for 1420. In a plurality of embodiments, the dopant species incorporated into the film can form a dopant ligand, such as an organic ligand, in the MOCVD process. The MOVCD process with an organic ligand is a β-diketonate-type ligand such as bis (2,4-pentandionato) or acetylacetonato (acac), 1,1,1,5,5,5-hexafluoro. Acetylacetonato (hfac), 2,2,6,6-tetramethyl-3,5,-heptandionato (thd), cyclopentadienyl (Cp) and ethyl and methyl derivatives (MeCp) of cyclopentadienyl, Cyclopentadienyl-type ligands such as (CpEt) and alkoxy-based ligands such as ethoxy (OEt), methoxy (OMe) and isopropoxy (OiPr) can be utilized. At block 1630, the film can be annealed to move a particular dopant species, such as CO or NH 3 , to a d-block element atom or an f-block element atom (Ni, etc.).

図17(実施形態1700)の方法は、ブロック1710において開始してもよく、ブロック1710は、ドーパント種がフィルムに組み込まれた状態になるように、Ni等のdブロック元素又はfブロック元素及びブロック1420に関して記述されたもの等の分子ドーパントを含むフィルムを堆積させる工程を含んでいてもよい。複数の実施形態において、フィルムに組み込まれたドーパント種は、ドーパント配位子(MOCVDプロセスにおける有機配位子等)を形成することが可能であり得る。ブロック1720において、フィルムをアニーリングして、CO又はNH等の特定のドーパント種を(Ni等の)dブロック元素原子又はfブロック元素原子に移動させることができる。 The method of FIG. 17 (Embodiment 1700) may be initiated in block 1710, which comprises a d-block element such as Ni or an f-block element and a block so that the dopant species are incorporated into the film. It may include the step of depositing a film containing a molecular dopant such as that described for 1420. In multiple embodiments, the dopant species incorporated into the film may be capable of forming dopant ligands (such as organic ligands in the MOCVD process). At block 1720, the film can be annealed to transfer a particular dopant species, such as CO or NH 3 , to a d-block element atom (such as Ni) or an f-block element atom.

図18(実施形態1800)の方法は、ブロック1810を含んでいてもよく、ブロック1810は、支配的な配位子への主要な結合を含む配位圏中にdブロック元素又はfブロック元素を堆積させる工程を含んでいてもよい。配位圏は、程度は下がるが、ブロック1420に関して記述された分子ドーパント等、分子ドーパントへの結合を含んでいてもよい。CEMデバイスの動作中に実施され得るブロック1820は、CEM挙動をもたらすために、分子エネルギー準位の中及び外への電子の移動を可能にする工程を含んでいてもよい。このような挙動は、CEMデバイスのインピーダンスが低い状態と、インピーダンスが高い状態とを切り替えることを含んでいてもよい。 The method of FIG. 18 (Embodiment 1800) may include block 1810, which comprises a d-block element or f-block element in the coordination sphere containing the major bond to the dominant ligand. It may include a step of depositing. The coordination sphere may include, to a lesser extent, a bond to a molecular dopant, such as the molecular dopant described for block 1420. The block 1820, which can be performed during the operation of the CEM device, may include steps that allow the movement of electrons into and out of the molecular energy level to result in CEM behavior. Such behavior may include switching between a low impedance state and a high impedance state of the CEM device.

特定の実施形態において、CEMデバイスは、多種多様な集積回路の類型のいずれかの中に実装することができる。例えば、一実施形態において、数多くのCEMデバイスは、集積回路中に実装して、プログラマブルメモリアレイを形成することが可能であり、プログラマブルメモリアレイは例えば、1つ又は複数のCEMデバイスのインピーダンス状態の変更によって再構成することができる。別の実施形態において、プログラマブルCEMデバイスは、例えば不揮発性メモリアレイとして利用され得る。当然ながら、特許請求された主題は、本明細書において提供された具体例に範囲が限定されない。 In certain embodiments, the CEM device can be implemented in any of a wide variety of integrated circuit types. For example, in one embodiment, many CEM devices can be implemented in an integrated circuit to form a programmable memory array, where the programmable memory array is, for example, the impedance state of one or more CEM devices. It can be reconstructed by making changes. In another embodiment, the programmable CEM device can be utilized, for example, as a non-volatile memory array. Of course, the claimed subject matter is not limited in scope to the specific examples provided herein.

複数のCEMデバイスは、例えば第1の相関電子材料を有する第1の相関電子デバイス及び第2の相関電子材料を有する第2の相関電子デバイスを含んでいてもよい、集積回路デバイスをもたらすように形成され得、第1の相関電子材料及び第2の相関電子材料は、実質的に相違するインピーダンス特性を備え得る。更に、一実施形態において、互いに異なるインピーダンス特性を備える第1のCEMデバイス及び第2のCEMデバイスが、集積回路の特定の層中に形成され得る。更に、一実施形態において、集積回路の特定の層中に第1のCEMデバイス及び第2のCEMデバイスを形成することは、少なくとも部分的に、選択的なエピタキシャル堆積によってCEMデバイスを形成することを含んでいてもよい。別の実施形態において、集積回路の特定の層中にある第1のCEMデバイス及び第2のCEMデバイスは少なくとも部分的に、例えば第1のCEMデバイス及び/又は第2のCEMデバイスのインピーダンス特性を改変するようなイオン注入によって、形成されていてもよい。 To provide an integrated circuit device, the plurality of CEM devices may include, for example, a first correlated electronic device having a first correlated electronic material and a second correlated electronic device having a second correlated electronic material. The first correlated electron material and the second correlated electron material that can be formed can have substantially different impedance characteristics. Further, in one embodiment, a first CEM device and a second CEM device having different impedance characteristics from each other can be formed in a specific layer of an integrated circuit. Further, in one embodiment, forming a first CEM device and a second CEM device in a particular layer of an integrated circuit can at least partially form the CEM device by selective epitaxial deposition. It may be included. In another embodiment, the first CEM device and the second CEM device in a particular layer of the integrated circuit at least partially, eg, the impedance characteristics of the first CEM device and / or the second CEM device. It may be formed by an ion implantation that modifies it.

更に、一実施形態において、2個以上のCEMデバイスは少なくとも部分的に、相関電子材料の原子層堆積によって、集積回路の特定の層中に形成され得る。更なる実施形態において、第1の相関電子スイッチ材料の複数の相関電子スイッチデバイスのうちの1つ又は複数、及び第2の相関電子スイッチ材料のうちの複数の相関電子スイッチデバイス1つ又は複数は少なくとも部分的に、ブランケット堆積と選択的なエピタキシャル堆積との組合せによって形成され得る。更に、一実施形態において、第1のアクセスデバイス及び第2のアクセスデバイスは、それぞれ第1のCEMデバイス及び第2のCEMデバイスに実質的に隣接するように位置させてもよい。 Further, in one embodiment, two or more CEM devices can be formed, at least in part, in a particular layer of an integrated circuit by atomic layer deposition of correlated electronic materials. In a further embodiment, one or more of the plurality of correlated electronic switch devices of the first correlated electronic switch material and one or more of the plurality of correlated electronic switch devices of the second correlated electronic switch material. At least in part, it can be formed by a combination of blanket deposition and selective epitaxial deposition. Further, in one embodiment, the first access device and the second access device may be positioned substantially adjacent to the first CEM device and the second CEM device, respectively.

更なる実施形態において、複数のCEMデバイスのうちの1つ又は複数は集積回路中において、一実施形において第1の金属化層の導電線と、第2の金属化層の導電線との1つ又は複数の交点に個別に位置させてもよい。1つ又は複数のアクセスデバイスは、第1の金属化層の導電線と、第2の金属化層の導電線との交点のうちの各1つ又は複数に位置させてもよく、アクセスデバイスは、一実施形態において、各CEMデバイスと組を作っていてもよい。 In a further embodiment, one or more of the plurality of CEM devices is one of a conductive wire of a first metallized layer and a conductive wire of a second metallized layer in one embodiment in an integrated circuit. They may be individually located at one or more intersections. The one or more access devices may be located at one or more of the intersections of the conductive wire of the first metallized layer and the conductive wire of the second metallized layer. , In one embodiment, it may be paired with each CEM device.

上記記述では、有形の成分(及び/又は同様に、有形の材料)が論述されている状況等の使用に関する特定の文脈において、「上」であることと、「覆うような」であることとの間には区別が存在する。一例として、基材「上」への物質の堆積は、この例の場合における介在物質(例えば、間に行うプロセスの操作中に形成された介在物質)等の介在物が堆積された物質と基材との間にない状態で、有形の物理的な直接接触を伴う堆積を指す。しかしながら、基材を「覆うような」堆積は、基材「上」への堆積を可能性として含む(理由として、「上」であることは、厳密には、「覆うような」であると記述されている可能性もあるため)と理解されている一方で、堆積された物質が、必ずしも、基材と有形の物理的に直接接触をしているとは限らない態様で、1種又は複数の介在物質等の1種又は複数の介在物が堆積された物質と基材との間に存在する状況を含むとも理解されている。 In the above description, being "above" and "covering" in the particular context of use, such as in situations where tangible components (and / or similarly, tangible materials) are discussed. There is a distinction between them. As an example, the deposition of material on the substrate "on" is based on the material on which inclusions such as inclusions (eg, inclusions formed during the operation of intervening processes) in this example are deposited. Refers to sedimentation with tangible physical direct contact, not between materials. However, deposits that "cover" the substrate potentially include deposition on the substrate "above" (because "above" is, strictly speaking, "covering". While it is understood (because it may have been described), one or more of the deposited material is not necessarily in tangible physical direct contact with the substrate. It is also understood to include situations where one or more inclusions, such as multiple inclusions, are present between the deposited material and the substrate.

有形の材料及び/又は有形の成分が論述されている文脈等の使用に関する適切な特定の文脈において、「真下」であることと、「下」であることとの間にも同様の区別がなされる。このような使用に関する特定の文脈において、「真下」は、(先述した「上」と同様の)有形の物理的な接触を必ず示唆することを意図されているが、「下」は、有形の物理的な直接接触が存在する状況を可能性として含むが、1種又は複数の介在物質等の1種又は複数の介在物が存在する場合等において、必ずしも有形の物理的な直接接触を示唆するとは限らない。したがって、「上」は、「すぐ上」を意味するように理解されており、「真下に」は、「すぐ下」を意味するように理解されている。 A similar distinction is made between "underneath" and "below" in the appropriate specific context for use, such as in the context in which tangible materials and / or tangible components are discussed. To. In the particular context of such use, "below" is intended to always imply tangible physical contact (similar to "above" above), while "below" is tangible. Possibly including situations where physical direct contact is present, but suggesting tangible physical direct contact in the presence of one or more inclusions, such as one or more inclusions, etc. Is not always. Therefore, "above" is understood to mean "immediately above" and "just below" is understood to mean "immediately below".

「覆うような」及び「下」等の用語は、上記「上方」、「下方」、「頂部」及び「底部」等の用語と同様に理解されることも、同様に理解されている。これらの用語は、論述を円滑にするために使用可能であるが、特許請求された主題の範囲を必ず制限することを意図されていない。一例として、例えば、「覆うような」という用語は、クレームの範囲が、実施形態が例えば上下を逆にした状態である場合と比較したとき等において、一実施形態が表側を上にした状態である状況のみに限定されることを示唆するように解されない。一例は、例えば様々な時間(例えば、製作中)における方向付けが、必ずしも、最終的な製品の方向付けに対応するとは限らない可能性がある、フリップチップを一例示として含む。したがって、一例としてある物体が、同様に一例である上下を逆にした状態等の特定の方向付けされた状態で、適用可能なクレームの範囲に含まれる場合は、適用できる逐語的なクレームの文言がそうではないと解釈される可能性を有するときであっても、この状態の物体もまた、やはり一例として表側を上にした状態及びこの逆に表側を下にした状態等の別の方向付けされた状態で、適用可能なクレームの範囲に含まれると解釈されることが意図されている。当然ながら、やはり、ある特許出願の明細書の場合が常にそうであったように、記述及び/又は使用に関する特定の文脈は、導き出される合理的な推論に関する有益な手引きを提供する。 It is also understood that terms such as "covering" and "bottom" are understood in the same manner as the terms "top", "bottom", "top" and "bottom" described above. These terms can be used to facilitate the discourse, but are not intended to necessarily limit the scope of the claimed subject matter. As an example, the term "covering" is used, for example, when the scope of the claim is compared with, for example, an upside-down state of the embodiment, with the embodiment facing up. It is not understood to suggest that it is limited to only certain situations. One example includes flip chips, for example, where orientation at various times (eg, in production) may not necessarily correspond to the orientation of the final product. Therefore, if an object, as an example, is included in the scope of applicable claims in a specific oriented state, such as an upside down state, which is also an example, the wording of the applicable verbatim claim. An object in this state is also, as an example, another orientation, such as a front-side up state and vice versa, even when it may be interpreted as otherwise. It is intended to be construed as being included in the scope of applicable claims. Of course, again, as has always been the case with the specification of a patent application, the particular context of description and / or use provides useful guidance for rational reasoning to be derived.

そうではないと指し示されていない限り、本開示との関連において、A、B又はC等の列記と関連して使用されている場合の「又は」という用語は、ここで包括的な意味で使用されている場合はA、B及びCを意味するように意図されており、更には、ここで排他的な意味で使用されている場合はA、B又はCを意味するように意図されている。このように理解している場合、「及び」は、包括的な意味で使用されており、A、B及びCを意味することを意図されているが、「及び/又は」は、多大な注意を払って、上記の意味のすべてが意図されていることを明確にするために使用することができるが、このような使用は、必要とされているわけではない。更に、「1つ又は複数の」という用語及び/又は類似用語は、任意の単数の特徴、構造及び/又は特性等を記述するために使用されており、「及び/又は」は、複数の及び/又は何らかの他の組合せの特徴、構造及び/又は特性等を記述するためにも使用されている。更に、「第1の」、「第2の」及び「第3の」等の用語は、そうではないと明示的に示されていない限り、数値の限界を与える又は特定の順番を示唆するのではなく、一例として異なる成分等の異なる態様を区別するために使用されている。同様に、「基づく」という用語及び/又は類似用語は、必ずしも排他的なリストの要素を示唆することを意図するとは限らず、必ずしも明示的に記述されているとは限らない更なる要素が存在してもよいことを意図するものとして、理解されている。 Unless otherwise indicated, the term "or" as used in the context of this disclosure in connection with a list such as A, B or C is used herein in a comprehensive sense. When used, it is intended to mean A, B and C, and further, when used in an exclusive sense here, it is intended to mean A, B or C. There is. When understood in this way, "and" is used in a comprehensive sense and is intended to mean A, B and C, but "and / or" is a great deal of caution. Can be used to clarify that all of the above meanings are intended, but such use is not required. In addition, the term "one or more" and / or similar terms are used to describe any singular feature, structure and / or property, etc., where "and / or" are plural and / or. / Or also used to describe the characteristics, structure and / or characteristics of some other combination. In addition, terms such as "first," "second," and "third" imply numerical limits or suggest a particular order, unless explicitly indicated otherwise. Instead, it is used as an example to distinguish different aspects such as different components. Similarly, the term "based" and / or similar terms are not necessarily intended to imply elements of an exclusive list, and there are additional elements that are not always explicitly stated. It is understood as intended to be acceptable.

更に、特許請求された主題の実施形態に関し、程度に関する試験、測定及び/又は指定を受ける、状況は、次のように理解されることが意図されている。一例として、所与の状況において、物理的特性の値は測定されるべきであると想定されたい。この例を継続すると、程度に関する、少なくとも特性に関する試験、測定及び/又は指定のための代替用として合理的な手法が、少なくとも実装形態を目的として、当業者に想到される可能性が合理的にある場合、特許請求された主題は、そうではないと明示的に指し示されていない限り、これらの代替用として合理的な手法を包含することを意図されている。一例として、ある領域にわたる測定値のプロットが生成され、特許請求された主題の実装形態が、当該領域にわたる傾きの測定値を採用することに関係するが、当該領域にわたる傾きを見積もるための種々の合理的で代替的な技法が存在する場合、これらの合理的で代替的な技法が同一の値、同一の測定値又は同一の結果をもたらさないときであっても、特許請求された主題は、そうではないと明示的に指し示されていない限り、これらの合理的で代替的な技法を包含することを意図されている。 Further, with respect to the embodiment of the claimed subject matter, the situation of being tested, measured and / or designated with respect is intended to be understood as follows. As an example, assume that the value of a physical property should be measured in a given situation. Continuing this example, it is reasonably possible that a person skilled in the art would come up with a reasonable alternative to testing, measuring and / or specifying, at least for the degree, at least for the purpose of implementation. In some cases, the claimed subject matter is intended to include reasonable approaches to these alternatives, unless explicitly indicated otherwise. As an example, a plot of measurements over a region is generated, and the patented subject matter implementation relates to adopting a tilt measurement over the region, but various to estimate the tilt over the region. Where rational and alternative techniques exist, the claimed subject matter is, even when these rational and alternative techniques do not yield the same values, the same measurements or the same results. Unless explicitly indicated otherwise, it is intended to include these rational and alternative techniques.

特徴、構造及び/又は特性等と一緒に使用された場合において、単純な例として「光学的」又は「電気的」を使用するとき、「型」及び/又は「様」という用語は、軽微でない場合においては特徴、構造及び/又は特性等と完全に合致すると考えられない可能性がある変化であったとしても、軽微な変化の存在は一般に、軽微な変化が、このような軽微な変化がやはり存在するとしても、特徴、構造及び/又は特性等が依然として支配的に存在すると考えられるほど十分に軽微である場合において、特徴、構造及び/又は特性等が「型」のものであること及び/又は「様」であること(例えば「光学型」又は「光学様」であること等)をできなくすることがないような態様で、特徴、構造及び/若しくは特性等の少なくとも一部を意味し、並びに/又は特徴、構造及び/若しくは特性等に関することを意味することに更に留意する。したがって、この例を継続すると、光学的型の特性及び/又は光学様の特性という用語は、光学特性を必ず含むことを意図されている。同様に、別の例として電気型の特性及び/又は電気様の特性という用語は、電気的特性を必ず含むことを意図されている。本開示の指定は、1種又は複数の説明用の例を提供しており、特許請求された主題は、1つ又は複数の説明用の例に限定されないことを意図されていることに留意すべきである。しかしながら、やはり、ある特許出願の明細書の場合が常にそうであったように、記述及び/又は使用に関する特定の文脈は、導き出される合理的な推論に関する有益な手引きを提供する。 When used with features, structures and / or properties, etc., when using "optical" or "electrical" as a simple example, the terms "mold" and / or "like" are not trivial. In some cases, the presence of minor changes is generally a minor change, even if it is a change that may not be considered to be in perfect agreement with the characteristics, structure and / or characteristics, etc. If, if still present, the features, structures and / or properties are light enough to be considered to still predominantly exist, then the features, structures and / or properties, etc. are "type" and / Or means at least a part of a feature, structure and / or characteristic, etc., in such a manner that it does not prevent it from being "like" (for example, being "optical" or "optical"). And / or further note that it means about features, structures and / or properties, etc. Therefore, continuing this example, the terms optical type properties and / or optical-like properties are intended to always include optical properties. Similarly, as another example, the terms electrical and / or electrical-like properties are intended to always include electrical properties. It should be noted that the designations in this disclosure provide one or more explanatory examples, and the claimed subject matter is intended not to be limited to one or more explanatory examples. Should be. However, again, as has always been the case with the specification of a patent application, the particular context of description and / or use provides useful guidance for rational reasoning to be derived.

上記記述において、特許請求された主題の様々な実施形態が記述されてきた。説明を目的として、量システム及び/又は構成等の詳細事項が、例として記載された。他の場合において、周知の特徴は、特許請求された主題を妨げないように省略及び/又は単純化された。本明細書において特定の特徴が例示及び/又は記述されてきたが、数多くの修正、置換え、変更及び/又は均等物が、当業者に想到される。したがって、添付の特許請求の範囲は、特許請求された主題に属するすべての修正及び/又は変更を包含することを意図されていることを理解すべきである。 In the above description, various embodiments of the claimed subject matter have been described. For purposes of illustration, details such as quantity system and / or configuration are provided as examples. In other cases, well-known features have been omitted and / or simplified so as not to interfere with the claimed subject matter. Although specific features have been exemplified and / or described herein, a number of modifications, substitutions, modifications and / or equivalents will be conceived by those of skill in the art. Therefore, it should be understood that the appended claims are intended to include all modifications and / or modifications belonging to the claimed subject matter.

100 実施形態
104 電流密度プロファイルに対比された電圧の領域
108 点
110 VリセットからVセットを隔てることができる電圧範囲
116 点
122 デバイス端子
126 可変抵抗器
128 可変キャパシタ
130 デバイス端子
150 実施形態
160 導電性基材
170 CEMフィルム
180 導電性基材
200 実施形態
210 導電性基材
220 遷移金属酸化物フィルム
230 フィラメント
240 導電性上張り
240 ブロック
300 実施形態
310 σ結合
320 実施形態
322 π結合
324 π結合
335 Ni原子のd軌道
337 Ni原子のd軌道
340 実施形態
360 実施形態
380 NiO錯体
385 NiO錯体
390 Ni原子
391 Ni原子
395 酸素空格子点
397 CO配位子
398 NH配位子
400 実施形態
410 伝導帯
420 価電子帯
450 実施形態
460 伝導帯
470 価電子帯
500 実施形態
510 ブロック
520 ブロック
601 実施形態
602 実施形態
603 実施形態
610 ブロック
620 ブロック
630 ブロック
640 ブロック
650 ブロック
660 ブロック
671 ブロック
672 ブロック
673 ブロック
700 実施形態
800 実施形態
810 実施形態
820 実施形態
830 実施形態
850 基材
860 部位
861 部位
901 実施形態
902 実施形態
903 実施形態
904 実施形態
907 実施形態
908 実施形態
910 前駆物質気体流量プロファイル
920 パージガスの気体流量プロファイル
930 前駆物質ガスの気体流量プロファイル
940 実施形態
950 実施形態
1000 実施形態
1001 実施形態
1002 実施形態
1101 実施形態
1102 実施形態
1103 実施形態
1110 ブロック
1120 ブロック
1130 ブロック
1140 ブロック
1150 ブロック
1160 ブロック
1162 ブロック
1164 ブロック
1166 ブロック
1168 ブロック
1170 ブロック
1201 実施形態
1202 実施形態
1301 実施形態
1302 実施形態
1303 実施形態
1304 実施形態
1350 基材
1360 部位
1361 部位
1400 実施形態
1410 ブロック
1420 ブロック
1430 ブロック
1440 ブロック
1450 ブロック
1500 実施形態
1510 ブロック
1520 ブロック
1530 ブロック
1540 ブロック
1600 実施形態
1610 ブロック
1620 ブロック
1630 ブロック
1700 実施形態
1710 ブロック
1720 ブロック
1800 実施形態
1810 ブロック
1820 ブロック
100 Embodiment 104 Area of voltage compared to current density profile 108 points 110 Voltage range that can separate V set from V reset 116 points 122 Device terminal 126 Variable resistor 128 Variable capacitor 130 Device terminal 150 Embodiment 160 Conductivity Base material 170 CEM film 180 Conductive base material 200 Embodiment 210 Conductive base material 220 Transition metal oxide film 230 Filament 240 Conductive overlay 240 Block 300 Embodiment 310 σ bond 320 Embodiment 322 π bond 324 π bond 335 Ni D-orbital of atom 337 d-orbital of Ni atom 340 Embodiment 360 Embodiment 380 NiO complex 385 NiO complex 390 Ni atom 391 Ni atom 395 Oxygen empty lattice point 397 CO ligand 398 NH 3 ligand 400 Embodiment 410 Conduction band 420 valence band 450 embodiment 460 conduction band 470 valence band 500 embodiment 510 block 520 block 601 embodiment 602 embodiment 603 embodiment 610 block 620 block 630 block 640 block 650 block 660 block 671 block 672 block 673 block 700 800 Embodiment 810 Embodiment 820 Embodiment 830 Embodiment 850 Substrate 860 Site 861 Site 901 Embodiment 902 Embodiment 903 Embodiment 904 Embodiment 907 Embodiment 908 Embodiment 910 Precursor gas flow profile 920 Purge gas gas flow profile 930 Gas flow profile of the precursor gas 940 Embodiment 950 Embodiment 1000 Embodiment 1001 Embodiment 1002 Embodiment 1101 Embodiment 1102 Embodiment 1103 Embodiment 1110 block 1120 block 1130 block 1140 block 1150 block 1160 block 1162 block 1164 block 1166 block 1168 block 1170 block 1201 embodiment 1202 embodiment 1301 embodiment 1302 embodiment 1303 embodiment 1304 embodiment Condition 1350 Base material 1360 Site 1361 Site 1400 Example 1410 block 1420 block 1430 block 1440 block 1450 block 1500 Embodiment 1510 block 1520 block 1530 block 1540 block 1600 Embodiment 1610 block 1620 block 1630 block 1700 embodiment 1710 block Form 1810 block 1820 block

Claims (12)

チャンバ内において、第1の堆積期間中に、遷移金属酸化物若しくは遷移金属又はこれらの任意の組合せ及び第1の配位子を含む、1種又は複数の気体に基材を曝露する工程であって、1種又は複数の気体が、製作された電子逆供与性で実質的にバルクスイッチの相関電子材料中において0.1%~10.0%の間である窒素の原子濃度をもたらすように窒素を含む配位子原子濃度を含む、工程
前記第1の堆積期間中に、気体状酸化物に基材を曝露して、少なくとも相関電子材料のフィルムの第1の層を形成する工程、
第1のアニーリング期間中に、前記曝露された基材をアニーリングする工程、
前記第1のアニーリング期間に続いて、第2の堆積期間中に、互いに実質的に相違する第1のインピーダンス状態及び第2のインピーダンス状態を示す相関電子材料のフィルムの少なくとも1つの更なる層を形成するように、1種又は複数の気体及び気体状酸化物に基材を曝露する工程を繰り返す工程、並びに、
第2のアニーリング期間中に前記曝露された基材をアニーリングする工程であって、前記相関電子材料のフィルムに更なる材料を少なくとも部分的に導入し、前記相関電子材料のフィルムにおける電子逆供与を促進する、工程、
を含む方法。
In the chamber, during the first deposition period, the step of exposing the substrate to one or more gases, including transition metal oxides or transition metals or any combination thereof and a first ligand. So that one or more gases result in an atomic concentration of nitrogen between 0.1% and 10.0% in the produced electron back-donating and substantially bulk switch correlated electronic material. Steps Containing Ligand Atomic Concentrations Containing Nitrogens, a step of exposing a substrate to a gaseous oxide during the first deposition period to form at least a first layer of a film of correlated electronic material.
The step of annealing the exposed substrate during the first annealing period,
Following the first annealing period, during the second deposition period, at least one additional layer of film of correlated electronic material exhibiting a first impedance state and a second impedance state that are substantially different from each other. Repeated steps of exposing the substrate to one or more gases and gaseous oxides to form, and
In the step of annealing the exposed substrate during the second annealing period, additional material is at least partially introduced into the film of the correlated electron material to provide electron back donation in the film of the correlated electron material. Promote, process,
How to include.
電子逆供与性で実質的にバルクスイッチの相関電子材料が、アンモニア(NH)、エチレンジアミン(C)、一酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO)、NO 配位子、アミン、アミド若しくはアルキルアミド又はこれらの任意の組合せを含む、請求項に記載の方法。 Correlation electronic materials of electron back donation and substantially bulk switch are ammonia (NH 3 ), ethylenediamine (C 2 H 8 N 2 ), nitric oxide (NO), nitrogen dioxide (NO 2 ) , NO 3- The method of claim 1 , comprising a ligand, an amine, an amide or an alkylamide or any combination thereof. 前記第1の堆積期間中に、5.0秒~180.0秒の間にわたって1種又は複数の気体のチャンバをパージする工程を更に含む、請求項又はに記載の方法。 The method of claim 1 or 2 , further comprising purging the chamber of one or more gases for 5.0 to 180.0 seconds during the first deposition period. 前記第1の堆積期間中に、1種又は複数の気体に基材を曝露する工程が、5.0秒~180.0秒の間の持続期間にわたって実施される、請求項からのいずれか一項に記載の方法。 Any of claims 1 to 3 , wherein the step of exposing the substrate to one or more gases during the first deposition period is performed over a duration between 5.0 and 180.0 seconds. The method described in item 1. 前記第1の堆積期間中に、基材を曝露する工程を50~900回の間で繰り返す工程を更に含む、請求項からのいずれか一項に記載の方法。 The method according to any one of claims 1 to 4 , further comprising repeating the step of exposing the substrate between 50 and 900 times during the first deposition period. 前記第1の堆積期間中に、相関電子材料のフィルムの厚さが1.5nm~150.0nmの間に到達するまで基材を曝露する工程を繰り返す工程を更に含む、請求項からのいずれか一項に記載の方法。 Claims 1 to 5 , further comprising repeating the step of exposing the substrate until the film thickness of the correlated electronic material reaches between 1.5 nm and 150.0 nm during the first deposition period. The method described in any one of the items. 1種又は複数の気体が、気体状態のニッケルアミジネート(Ni(AMD))、ニッケルジ(シクロペンタジエニル)(Ni(Cp))、ニッケルジ(エチルシクロペンタジエニル)(Ni(EtCp))、ビス(2,2,6,6-テトラメチルヘプタン-3,5-ジオナト)Ni(II)(Ni(thd))、ニッケルアセチルアセトネート(Ni(acac))、ビス(メチルシクロペンタジエニル)ニッケル(Ni(CH)、ニッケルジメチルグリオキシメート(Ni(dmg))、ニッケル2-アミノ-ペンタ-2-エン-4-オナト(Ni(apo))、Ni(dmamb)(式中、dmamb=1-ジメチルアミノ-2-メチル-2-ブタノレート)、Ni(dmamp)(式中、dmamp=1-ジメチルアミノ-2-メチル-2-プロパノレート)、ビス(ペンタメチルシクロペンタジエニル)ニッケル(Ni(C(CH)5))若しくはニッケルカルボニル(Ni(CO))又はこれらの任意の組合せを含む、請求項からのいずれか一項に記載の方法。 One or more gases are nickel aminate (Ni (AMD)), nickel di (cyclopentadienyl) (Ni (Cp) 2 ), nickel di (ethylcyclopentadienyl) (Ni (EtCp)) in a gaseous state. 2 ), bis (2,2,6,6-tetramethylheptane-3,5-dionat) Ni (II) (Ni (thd) 2 ), nickel acetylacetonate (Ni (acac) 2 ), bis (methyl) Cyclopentadienyl) Nickel (Ni (CH 3 C 5 H 4 ) 2 ), Nickel Dimethyl Glyoxymate (Ni (dmg) 2 ), Nickel 2-Amino-Penta-2-en-4-onato (Ni (apo) 2 ), Ni (dmamb) 2 (in the formula, dmamb = 1-dimethylamino-2-methyl-2-butanolate), Ni (dmamp) 2 (in the formula, dmamp = 1-dimethylamino-2-methyl-2) -Propanolate), bis (pentamethylcyclopentadienyl) nickel (Ni (C 5 (CH 3 ) 5) 2 ) or nickel carbonyl (Ni (CO) 4 ) or any combination thereof, according to claim 1 . The method according to any one of 6 . 気体状酸化物が、酸素(O)、オゾン(O)、水(HO)、一酸化窒素(NO)、亜酸化窒素(NO)若しくは過酸化水素(H)又はこれらの任意の組合せのうちの1つ又は複数を含む、請求項からのいずれか一項に記載の方法。 The gaseous oxides are oxygen (O 2 ), ozone (O 3 ), water (H 2 O), nitric oxide (NO), nitrous oxide (N 2 O) or hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). Or the method according to any one of claims 1 to 7 , comprising one or more of any combination thereof. 前記第1の堆積期間中に、1種又は複数の気体に基材を曝露する工程及び気体状酸化物に基材を曝露する工程が、20.0℃~1000.0℃の間の温度で実施される、請求項からのいずれか一項に記載の方法。 During the first deposition period, the step of exposing the substrate to one or more gases and the step of exposing the substrate to gaseous oxides at a temperature between 20.0 ° C and 1000.0 ° C. The method according to any one of claims 1 to 8 , which is carried out. 第2のアニーリング期間中に前記曝露された基材をアニーリングする工程が、チャンバ内において、曝露された基材をアニーリングする工程を含む、請求項からのいずれか一項に記載の方法。 The method of any one of claims 1-9 , wherein the step of annealing the exposed substrate during the second annealing period comprises the step of annealing the exposed substrate in a chamber. 前記第1のアニーリング期間中に前記曝露された基材のアニーリングを開始する前に、20.0℃~900.0℃の間にチャンバの温度を上昇させる工程を更に含む、請求項10に記載の方法。 10. The tenth aspect of the invention further comprises the step of raising the temperature of the chamber between 20.0 ° C. and 900.0 ° C. before initiating the annealing of the exposed substrate during the first annealing period. the method of. 曝露された基材が、気体状窒素(N)、水素(H)、酸素(O)、水若しくは水蒸気(HO)、一酸化窒素(NO)、亜酸化窒素(NO)、二酸化窒素(NO)、オゾン(O)、アルゴン(Ar)、ヘリウム(He)、アンモニア(NH)、一酸化炭素(CO)、メタン(CH)、アセチレン(C)、エタン(C)、プロパン(C)、エチレン(C)若しくはブタン(C10)又はこれらの任意の組合せのうちの1つ又は複数を含む環境下で前記第2のアニーリング期間中にアニーリングされる、請求項から11のいずれか一項に記載の方法。 The exposed substrate is gaseous nitrogen (N 2 ), hydrogen (H 2 ), oxygen (O 2 ), water or water vapor (H 2 O), nitric oxide (NO), nitric oxide (N 2 O). ), Nitrogen dioxide (NO 2 ), Ozone (O 3 ), Argon (Ar), Helium (He), Ammonia (NH 3 ), Carbon monoxide (CO), Methan (CH 4 ), Acetylene (C 2 H 2 ) ), Etan (C 2 H 6 ), Propane (C 3 H 8 ), Ethylene (C 2 H 4 ) or Butane (C 4 H 10 ) or any combination thereof in an environment containing one or more of them. The method according to any one of claims 1 to 11 , wherein the method is annealing during the second annealing period.
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